JP2017011293A - Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same - Google Patents

Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same Download PDF

Info

Publication number
JP2017011293A
JP2017011293A JP2016177373A JP2016177373A JP2017011293A JP 2017011293 A JP2017011293 A JP 2017011293A JP 2016177373 A JP2016177373 A JP 2016177373A JP 2016177373 A JP2016177373 A JP 2016177373A JP 2017011293 A JP2017011293 A JP 2017011293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat sink
power module
module substrate
substrate
ratio
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.)
Pending
Application number
JP2016177373A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智哉 大開
Tomoya Ohiraki
智哉 大開
宗太郎 大井
Sotaro Oi
宗太郎 大井
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
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2016177373A priority Critical patent/JP2017011293A/en
Publication of JP2017011293A publication Critical patent/JP2017011293A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power module substrate with a heat sink and a manufacturing method of the same, which can reduce warpage occurring in manufacturing of the power module substrate with the heat sink and inhibit occurrence of warpage in a heat treatment process.SOLUTION: A power module substrate 100 with a heat sink includes a heat sink 30 composed of material which has a linear expansion coefficient of 7×10/K or more and 12×10/K or less. When assuming that the maximum length of the heat sink 30 is L, an amount of warpage of the heat sink 30 is Z and deformation in a convex shape on a bonding surface 30a side of the heat sink 30 is a positive amount of warpage, ratio Z/L is within a range from -0.002 or more to 0.002 or less, and ratio Z/L when heated up to 280°C is within a range from -0.002 or more to 0.002 or less, and ratio Z/L when cooled after heating to 25°C is within a range from -0.002 or more to 0.002 or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる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に関する。   The present invention relates to a power module substrate with a heat sink used in a semiconductor device for controlling a large current and a high voltage, and a method for manufacturing the same.

パワーモジュールとして、窒化アルミニウムを始めとするセラミックス基板上にアルミニウム板が接合されるとともに、他方の片側にアルミニウム板を介してアルミニウム系のヒートシンクが接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板が用いられている。   As a power module, a power module substrate with a heat sink in which an aluminum plate is bonded onto a ceramic substrate such as aluminum nitride and an aluminum heat sink is bonded to the other side through an aluminum plate is used. .

従来、ヒートシンク付パワーモジュール用基板は、次のように製造されてきた。
まず、セラミックス基板表面に、セラミックス基板とアルミニウム板との接合に適するろう材を介して、セラミックス基板の一方の面及び他方の面にアルミニウム板を積層し、所定の圧力で加圧しながら、ろう材が溶融する温度以上まで加熱し冷却することにより、セラミックス基板と両面のアルミニウム板とを接合してパワーモジュール用基板を製造する。 Conventionally, a power module substrate with a heat sink has been manufactured as follows.
First, an aluminum plate is laminated on one surface and the other surface of the ceramic substrate via a brazing material suitable for joining the ceramic substrate and the aluminum plate to the surface of the ceramic substrate, and the brazing material is pressed with a predetermined pressure. The power module substrate is manufactured by joining the ceramic substrate and the aluminum plates on both sides by heating and cooling to a temperature equal to or higher than the temperature at which the material melts.

次に、パワーモジュール用基板の他方の面側のアルミニウム板に、そのアルミニウム板とヒートシンクとの接合に適するろう材を介してヒートシンクを積層し、所定の圧力で加圧しながら、ろう材が溶融する温度以上まで加熱し冷却する。これにより、アルミニウム板とヒートシンクとを接合してヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造することができる。
また、このように構成されるヒートシンク付パワーモジュール用基板の一方の面側に接合されたアルミニウム板は、回路層として形成され、この回路層上にはんだ材を介してパワー素子等の電子部品が搭載される。 Next, a heat sink is laminated on the aluminum plate on the other side of the power module substrate via a brazing material suitable for joining the aluminum plate and the heat sink, and the brazing material is melted while being pressed at a predetermined pressure. Heat to above temperature and cool. Thereby, an aluminum plate and a heat sink can be joined and a power module substrate with a heat sink can be manufactured.
In addition, the aluminum plate bonded to one surface side of the power module substrate with a heat sink thus configured is formed as a circuit layer, and electronic components such as power elements are placed on the circuit layer via a solder material. Installed.

ところが、セラミックス基板とアルミニウム板のような熱膨張係数の異なる部材の接合においては、接合後の冷却時における熱収縮により反りが発生する。
この反り対策として、特許文献１では、チップや端子、放熱板等のはんだ付け等をするときの高温時における反り量と、セラミックス回路基板を室温に戻したときの反り量を制御することが記載されている。 However, in the joining of members having different thermal expansion coefficients such as a ceramic substrate and an aluminum plate, warpage occurs due to thermal contraction during cooling after joining.
As a countermeasure against this warp, Patent Document 1 describes controlling the warp amount at high temperature when soldering a chip, a terminal, a heat sink, etc., and the warp amount when the ceramic circuit board is returned to room temperature. Has been.

また、特許文献２では、セラミックス基板をたわませながら回路用金属板と金属放熱板とを接合し、回路用金属板が凹面となる反りを有する回路基板を製造することとしている。一般的に、回路用基板を用いてモジュールを形成する際には、モジュールを平面的になるようにヒートシンクに接合し、固定部品に固定して用いられる。そこで、回路基板の回路用金属板側に凹面となる反りを形成しておくことで、回路基板を平坦に固定した際に回路基板に圧縮応力が残留し、モジュールへの組立時やその実使用下においてクラックの発生、成長を低減することができることが記載されている。   Further, in Patent Document 2, a circuit board having a warp in which the circuit metal plate becomes a concave surface is manufactured by joining the circuit metal plate and the metal heat sink while bending the ceramic substrate. In general, when a module is formed using a circuit board, the module is joined to a heat sink so as to be planar and fixed to a fixing component. Therefore, by forming a concave warp on the circuit metal plate side of the circuit board, when the circuit board is fixed flat, compressive stress remains on the circuit board, and when assembled into a module or under actual use Describes that the generation and growth of cracks can be reduced.

さらに、特許文献３には、セラミックス回路基板とヒートシンクとのはんだリフロー時に生じる反りは、金属放熱板と金属回路板の体積比、及び厚さ比が主たる支配要因であり、これらの構成を適当な範囲とすることで加熱中に好ましい反り形状を実現することができることが記載されている。
このように、回路基板に生じる反りは、セラミックス基板を中立軸として金属層を形成するヒートシンク側のアルミニウム板とヒートシンクの板厚の調整により、抑制できる。 Further, in Patent Document 3, warpage occurring during solder reflow between a ceramic circuit board and a heat sink is mainly governed by the volume ratio and the thickness ratio of the metal heat sink and metal circuit board. It is described that a preferable warp shape can be realized during heating by setting the range.
As described above, the warpage generated in the circuit board can be suppressed by adjusting the thickness of the heat sink side aluminum plate and the heat sink that form the metal layer with the ceramic substrate as the neutral axis.

特開２００３‐２７３２８９号公報JP 2003-273289 A 特開平１０‐２４７７６３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-247763 特開２００６‐２４５４３７号公報JP 2006-245437 A

しかし、パワーモジュール用基板に望まれるのは、パワーモジュールとしての要求仕様を満たすための反りを低減することである。特許文献１に記載のように、パワーモジュール用基板として反りを制御したとしても、パワーモジュールとして反りを低減できなければならない。また、パワーモジュール用基板とヒートシンクとが接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、通常の製造時は、回路層を上側として凸状の反りが発生する。
ところが、使用時においては、ヒートシンク付パワーモジュール用基板を冷却器にグリース等を介して締結する際に、ヒートシンク付パワーモジュール用基板と冷却器との密着性を良好に維持する観点から、冷却器側に対して凹状の反り（回路層側に凸状の反り）であることよりも、凸状の反りであることが望まれる。また、冷却器への締結後においても、半導体素子のはんだ付け等の熱処理過程において、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の反り変形が少ないことが望まれる。 However, what is desired for a power module substrate is to reduce warpage to satisfy the required specifications of the power module. As described in Patent Document 1, even if the warpage is controlled as a power module substrate, the warpage must be reduced as a power module. Further, in a power module substrate with a heat sink in which the power module substrate and the heat sink are joined, a convex warp occurs with the circuit layer on the upper side during normal manufacturing.
However, in use, when the power module substrate with a heat sink is fastened to the cooler via grease or the like, from the viewpoint of maintaining good adhesion between the power module substrate with the heat sink and the cooler, the cooler It is desired that the warp is a convex warp rather than a concave warp (convex warp on the circuit layer side). In addition, even after the fastening to the cooler, it is desired that the power module substrate with a heat sink is less warped and deformed in the heat treatment process such as soldering of the semiconductor element.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ヒートシンク付パワーモジュール用基板製造時に生じる反りを低減するとともに、熱処理過程における反りの発生を抑制することができる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を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and while reducing the warpage that occurs during the manufacture of a power module substrate with a heat sink and suppressing the occurrence of warpage in the heat treatment process, It aims at providing the manufacturing method.

本発明は、セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面に純度９９％以上のアルミニウムからなる金属層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記パワーモジュール用基板の前記金属層に接合され、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の材料により平板状に形成されてなるヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、前記ヒートシンクの最大長さをＬとし、前記ヒートシンクの反り量をＺとし、前記ヒートシンクの接合面側に凸状の変形を正の反り量とした場合に、ＬとＺの比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における前記比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の前記比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされることを特徴とする。 The present invention provides a power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of a ceramic substrate, and a metal layer made of aluminum having a purity of 99% or more is disposed on the other surface of the ceramic substrate, and the power module A heat module with a heat sink, comprising: a heat sink bonded to the metal layer of the substrate for use and formed in a flat plate shape with a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less When the maximum length of the heat sink is L, the warp amount of the heat sink is Z, and the convex deformation on the joining surface side of the heat sink is a positive warp amount, The ratio Z / L is in the range of −0.002 to 0.002 and the ratio Z / L when heated to 280 ° C. is in the range of −0.002 to 0.002. It said ratio Z / L at the time of cooling until after the heating 25 ° C. is characterized in that it is in the range of 0.002 or less than -0.002.

比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２未満又は０．００２を超える場合では、半導体素子等の電子部品を回路層へはんだ付けする工程において、はんだや半導体素子の位置ずれを引き起こしやすい。また、半導体素子自体の破壊や熱サイクルによるはんだ接合部や基板の信頼性低下を招くおそれがある。
一方、比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２以上０．００２以下の範囲内にあるヒートシンク付パワーモジュール用基板は、製造時に生じる反りが低減され、熱処理過程によるパワーモジュールの反り変形が抑制されていることから、半導体素子のはんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。 If the ratio Z / L is less than -0.002 or exceeds 0.002 at the above temperature setting, the solder or semiconductor element may be misaligned in the process of soldering electronic components such as semiconductor elements to the circuit layer. Cheap. In addition, there is a risk that the reliability of the solder joint or the substrate due to the destruction of the semiconductor element itself or thermal cycle may be caused.
On the other hand, a power module substrate with a heat sink in which the ratio Z / L is in the range of −0.002 to 0.002 at the time of the above temperature setting reduces warpage that occurs during manufacturing, and warpage of the power module due to the heat treatment process. Since deformation is suppressed, it is possible to improve the workability in the soldering process of the semiconductor element and to improve the board reliability due to the heat cycle load.

また、金属層が比較的変形抵抗の小さい純度９９％以上のアルミニウムで形成されているので、熱サイクル負荷時におけるセラミックス基板に発生する熱応力を緩和することができ、セラミックス基板に割れが生じることを抑制できる。
さらに、ヒートシンクが、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の低熱膨張の材料により形成されているので、セラミックス基板及び金属層との熱膨張差による応力を緩和する効果をより高めることができる。 In addition, since the metal layer is made of aluminum having a relatively low deformation resistance and a purity of 99% or more, the thermal stress generated in the ceramic substrate under a thermal cycle load can be relaxed, and the ceramic substrate is cracked. Can be suppressed.
Furthermore, since the heat sink is formed of a low thermal expansion material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less, the stress due to the thermal expansion difference between the ceramic substrate and the metal layer is reduced. The effect of mitigating can be further increased.

また、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の材料としては、ＡｌＳｉＣ系複合材料、Ａｌグラファイト複合材料、Ｃｕ‐Ｗ系合金、又はＣｕ‐Ｍｏ系合金を使用することができる。
例えば、ＡｌＳｉＣ系複合材料は、主に炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる多孔体にアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属を含浸して形成されたアルミニウムと炭化ケイ素の複合体であり、炭化ケイ素の低熱膨張性とアルミニウムの高熱伝導性とを兼ね備えた材料である。
また、Ａｌグラファイト複合材料は、炭素質部材（グラファイト）中に、アルミニウム（Ａｌ）が含浸された構成とされ、ＡｌＳｉＣ系複合材料と同様に、低熱膨張で高熱伝導の材料である。そして、Ｃｕ‐Ｗ系合金は、低熱膨張性を有するタングステン（Ｗ）と、高熱伝導性を有する銅（Ｃｕ）との両特性を兼ね備えた材料であり、Ｃｕ‐Ｍｏ系合金は、モリブデン（Ｍｏ）の含有量によって線膨張率及び熱伝導率が可変の材料である。 このように、ヒートシンクを、低熱膨張で高熱伝導率の材料で形成することにより、熱応力を緩和しつつ、優れた放熱特性を発揮させることができる。 In addition, as a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less, an AlSiC based composite material, an Al graphite composite material, a Cu—W based alloy, or a Cu—Mo based alloy is used. Can be used.
For example, an AlSiC-based composite material is a composite of aluminum and silicon carbide formed by impregnating a porous body mainly made of silicon carbide (SiC) with a metal mainly composed of aluminum (Al). It is a material that combines low thermal expansion and high thermal conductivity of aluminum.
Further, the Al graphite composite material has a structure in which a carbonaceous member (graphite) is impregnated with aluminum (Al), and is a material having low thermal expansion and high thermal conductivity, like the AlSiC composite material. The Cu-W alloy is a material having both characteristics of tungsten (W) having low thermal expansion and copper (Cu) having high thermal conductivity, and the Cu-Mo alloy is molybdenum (Mo ) Is a material whose linear expansion coefficient and thermal conductivity are variable. In this way, by forming the heat sink with a material having low thermal expansion and high thermal conductivity, excellent heat dissipation characteristics can be exhibited while relaxing thermal stress.

本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、２５℃から２８０℃まで温度変化させた場合において、前記比率Ｚ／Ｌの最大値と最小値との差ΔＺ／Ｌが０．００２以下とされるとよい。
２５℃から２８０℃までの温度変化において比率Ｚ／Ｌの最大値と最小値との差ΔＺ／Ｌが０．００２以下とされ、変形が抑制されているので、より一層、半導体素子のはんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。 In the power module substrate with a heat sink of the present invention, when the temperature is changed from 25 ° C. to 280 ° C., the difference ΔZ / L between the maximum value and the minimum value of the ratio Z / L is 0.002 or less. Good.
Since the difference ΔZ / L between the maximum value and the minimum value of the ratio Z / L in the temperature change from 25 ° C. to 280 ° C. is 0.002 or less and the deformation is suppressed, the soldering of the semiconductor element is further improved. It is possible to improve workability in the process and to improve the substrate reliability due to thermal cycle load.

本発明は、上記ヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを接合する際に、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを積層し、この積層体を曲率半径１０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下の凸面又は凹面が対向面に形成された二枚の加圧板の対向面間に挟んで０．３ＭＰａ〜１０ＭＰａで加圧することにより前記ヒートシンクの接合面を凹状の反りとする変形を生じさせた状態で加熱し、前記変形を生じさせた状態で冷却することを特徴とする。   The present invention is a method of manufacturing a power module substrate with a heat sink, wherein the power module substrate and the heat sink are laminated when the power module substrate and the heat sink are joined, and the laminate is provided. Is pressed between 0.3 MPa and 10 MPa between the opposing surfaces of the two pressure plates formed with convex surfaces or concave surfaces having a curvature radius of 1000 mm or more and 6000 mm or less on the opposing surfaces, and the joint surface of the heat sink becomes a concave warp. It heats in the state which produced the deformation | transformation to perform, and cools in the state which produced the said deformation | transformation.

ヒートシンクを低熱膨張の材料により形成し、ヒートシンクとパワーモジュール用基板との接合時において、ヒートシンクとパワーモジュール用基板との積層体を、その積層方向のヒートシンクとは反対側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態とし、ろう材が溶融する温度以上で所定時間保持した後に冷却することで、凹状に沿った形状でろう材を固め、積層方向の加圧状態を開放した後も、回路層を上側として凹状に反る、あるいは凸状でも反り量が小さい接合体が得られる。この場合、ろう材の接合温度域において、各部材が最大限膨張した状態で凹状の変形を生じさせることができる。
そして、このようにして接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、製造時に生じる反り変形を低減することができるとともに、熱処理過程における反り変形を抑制することができ、素子はんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。これにより、構造の自由度が増大し、さらにパワーモジュール全体の薄肉化に寄与することができる。 A heat sink is formed of a low thermal expansion material, and when the heat sink and the power module substrate are joined, the laminated body of the heat sink and the power module substrate is a concave warp with the opposite side to the heat sink in the stacking direction as the upper side. After the brazing material is solidified in a shape along the concave shape by cooling after holding for a predetermined time at a temperature equal to or higher than the temperature at which the brazing material melts, the circuit layer is released after releasing the pressure state in the stacking direction. A bonded body that warps in a concave shape on the upper side or has a small warpage amount even in a convex shape is obtained. In this case, in the joining temperature range of the brazing material, it is possible to cause a concave deformation in a state where each member is expanded to the maximum extent.
And, in the power module substrate with a heat sink bonded in this way, it is possible to reduce the warpage deformation that occurs at the time of manufacture, and to suppress the warpage deformation during the heat treatment process, and the workability in the element soldering process. And the reliability of the substrate due to thermal cycle load can be improved. Thereby, the freedom degree of a structure increases and it can further contribute to thickness reduction of the whole power module.

本発明によれば、ヒートシンク付パワーモジュール用基板製造時に生じる反りを低減するとともに、熱処理過程における反りの発生を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while reducing the curvature which arises at the time of manufacture of the board | substrate for power modules with a heat sink, generation | occurrence | production of the curvature in the heat processing process can be suppressed.

本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the board | substrate for power modules with a heat sink of this invention. ヒートシンクとパワーモジュール用基板との製造工程を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing process of a heat sink and the board | substrate for power modules. 本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いたパワーモジュールの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the power module using the board | substrate for power modules with a heat sink of this invention. ヒートシンクとパワーモジュール用基板との積層体を加圧装置内に配置した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which has arrange | positioned the laminated body of a heat sink and the board | substrate for power modules in a pressurization apparatus.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板１００を示す。このヒートシンク付パワーモジュール用基板１００は、パワーモジュール用基板１０と、パワーモジュール用基板１０に接合されたヒートシンク３０とから構成される。
また、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１００は、図１又は図２に示すように、ヒートシンクの最大長さをＬとし、ヒートシンクの反り量をＺとし、前記ヒートシンクの接合面側に凸状の変形を正の反り量とした場合に、ＬとＺとの比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされるものである。比率Ｚ／Ｌについての詳細は後述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the board | substrate 100 for power modules with a heat sink of this embodiment is shown. The power module substrate 100 with a heat sink includes a power module substrate 10 and a heat sink 30 bonded to the power module substrate 10.
In addition, as shown in FIG. 1 or 2, the power module substrate 100 with a heat sink has a maximum heat sink length L, a heat sink warp amount Z, and a convex deformation on the joint surface side of the heat sink. When the amount of positive warpage is set, the ratio Z / L between L and Z is in the range of −0.002 to 0.002, and the ratio Z / L when heated to 280 ° C. is −0.002. The ratio is in the range of 0.002 or less, and the ratio Z / L when cooled to 25 ° C. after the heating is in the range of −0.002 or more and 0.002 or less. Details of the ratio Z / L will be described later.

そして、このヒートシンク付パワーモジュール用基板１００に対して、図３に示すように、さらにパワーモジュール用基板１０の表面に半導体チップ等の電子部品２０が搭載されることにより、パワーモジュールが製造される。   Then, with respect to the power module substrate 100 with a heat sink, as shown in FIG. 3, a power module is manufactured by further mounting an electronic component 20 such as a semiconductor chip on the surface of the power module substrate 10. .

ヒートシンク付パワーモジュール用基板１００の製造工程においては、まずパワーモジュール用基板１０を製造し、このパワーモジュール用基板１０をヒートシンク３０の天板３２にろう付けすることにより、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１００を製造する。   In the manufacturing process of the power module substrate 100 with a heat sink, first, the power module substrate 10 is manufactured, and the power module substrate 10 is brazed to the top plate 32 of the heat sink 30, whereby the power module substrate 100 with a heat sink is mounted. Manufacturing.

パワーモジュール用基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１に積層された回路層１２、金属層１３とを備える。そして、パワーモジュール用基板の回路層１２の表面に電子部品２０がはんだ付けされる。また、他方の金属層１３の表面にはヒートシンク３０が取り付けられる。   The power module substrate 10 includes a ceramic substrate 11, a circuit layer 12 and a metal layer 13 laminated on the ceramic substrate 11. Then, the electronic component 20 is soldered to the surface of the circuit layer 12 of the power module substrate. A heat sink 30 is attached to the surface of the other metal layer 13.

セラミックス基板１１は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、もしくはＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスにより形成され、本実施形態ではＡｌＮを用いた。また、セラミックス基板１１の厚さは０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では０．６３５ｍｍに設定されている。 The ceramic substrate 11 is made of, for example, nitride ceramics such as AlN (aluminum nitride), Si 3 N 4 (silicon nitride), or oxide ceramics such as Al 2 O 3 (alumina). In this embodiment, AlN is used. Was used. Further, the thickness of the ceramic substrate 11 is set within a range of 0.2 to 1.5 mm, and in this embodiment is set to 0.635 mm.

回路層１２は、純度９９質量％以上のアルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９０（純度９９．９質量％以上：いわゆる３Ｎアルミニウム）又は１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。また、回路層１２には、アルミニウム以外にもアルミニウム合金や、銅又は銅合金を用いることもできる。
金属層１３は、純度９９質量％以上のアルミニウムが用いられ、ＪＩＳ規格では１０００番台のアルミニウム、特に１Ｎ９９（純度９９．９９質量％以上：いわゆる４Ｎアルミニウム）を用いることができる。
本実施形態においては、回路層１２及び金属層１３は、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム板とされ、その厚さは０．２ｍｍ〜３．０ｍｍに設定されており、回路層１２が０．６ｍｍ、金属層１３が２．１ｍｍの厚さとされている。 The circuit layer 12 is made of aluminum having a purity of 99% by mass or more. According to JIS standards, aluminum in the 1000s, particularly 1N90 (purity 99.9% by mass or more: so-called 3N aluminum) or 1N99 (purity 99.99% by mass or more: So-called 4N aluminum) can be used. The circuit layer 12 may be made of aluminum alloy, copper, or copper alloy in addition to aluminum.
The metal layer 13 is made of aluminum having a purity of 99% by mass or more. According to JIS standards, aluminum in the 1000s, particularly 1N99 (purity 99.99% by mass or more: so-called 4N aluminum) can be used.
In this embodiment, the circuit layer 12 and the metal layer 13 are aluminum plates made of a rolled plate of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more, and the thickness thereof is 0.2 mm to 3.0 mm. The circuit layer 12 has a thickness of 0.6 mm, and the metal layer 13 has a thickness of 2.1 mm.

そして、これら回路層１２及び金属層１３とセラミックス基板１１とは、例えばろう付けにより接合される。ろう材としては、Ａｌ‐Ｓｉ系、Ａｌ‐Ｇｅ系、Ａｌ‐Ｃｕ系、Ａｌ‐Ｍｇ系又はＡｌ‐Ｍｎ系等の合金が使用される。   The circuit layer 12, the metal layer 13, and the ceramic substrate 11 are joined by, for example, brazing. As the brazing material, an alloy such as Al-Si, Al-Ge, Al-Cu, Al-Mg, or Al-Mn is used.

なお、パワーモジュールを構成する電子部品２０は、回路層１２の表面に形成されたＮｉめっき（不図示）上に、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、Ｚｎ‐Ａｌ系、Ｓｎ‐Ａｇ系、Ｓｎ‐Ｃｕ系、Ｓｎ‐Ｓｂ系もしくはＰｂ‐Ｓｎ系等のはんだ材を用いて接合される。図１中の符号２１が、そのはんだ接合層を示す。また、電子部品２０と回路層１２の端子部との間は、アルミニウムからなるボンディングワイヤ（不図示）により接続される。   In addition, the electronic component 20 constituting the power module is formed on a Ni plating (not shown) formed on the surface of the circuit layer 12 with a Sn—Ag—Cu system, a Zn—Al system, a Sn—Ag system, a Sn—Cu system. Bonding is performed using a solder material such as Sn, Sn—Sb, or Pb—Sn. Reference numeral 21 in FIG. 1 indicates the solder joint layer. The electronic component 20 and the terminal portion of the circuit layer 12 are connected by a bonding wire (not shown) made of aluminum.

パワーモジュール用基板１０に接合されるヒートシンク３０は、線膨張率７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の材料により形成される。
ヒートシンク３０には、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の材料として、例えばＡｌＳｉＣ系複合材料、Ａｌグラファイト複合材料、Ｃｕ‐Ｗ系合金、又はＣｕ‐Ｍｏ系合金を使用することができる。 The heat sink 30 joined to the power module substrate 10 is formed of a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less.
For the heat sink 30, as a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less, for example, an AlSiC composite material, an Al graphite composite material, a Cu—W alloy, or Cu—Mo Series alloys can be used.

ＡｌＳｉＣ系複合材料は、主に炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる多孔体にアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属を含浸して形成されたアルミニウムと炭化ケイ素の複合体であり、炭化ケイ素の低熱膨張性とアルミニウムの高熱伝導性とを兼ね備えた材料である。
また、Ａｌグラファイト複合材料は、炭素質部材（グラファイト）中に、アルミニウム（Ａｌ）が含浸された構成とされ、ＡｌＳｉＣ系複合材料と同様に、低熱膨張で高熱伝導の材料である。
なお、炭素質部材は、押出加工により形成されることから、その押出方向に沿って炭素の結晶が並ぶように形成される。このため、押出方向おいては、アルミニウムが連続配置されることで、押出方向の熱伝導性が高くなる。一方、押出方向に交差する方向においては、炭素質部材によって分断されることで、熱伝導性が低下する。 An AlSiC composite is a composite of aluminum and silicon carbide formed by impregnating a porous body mainly made of silicon carbide (SiC) with a metal containing aluminum (Al) as a main component. Low thermal expansion of silicon carbide It is a material that combines the properties of aluminum and the high thermal conductivity of aluminum.
Further, the Al graphite composite material has a structure in which a carbonaceous member (graphite) is impregnated with aluminum (Al), and is a material having low thermal expansion and high thermal conductivity, like the AlSiC composite material.
Since the carbonaceous member is formed by extrusion processing, the carbonaceous member is formed so that carbon crystals are aligned along the extrusion direction. For this reason, in the extrusion direction, the thermal conductivity in the extrusion direction is increased by continuously arranging aluminum. On the other hand, in the direction crossing the extrusion direction, the thermal conductivity is lowered by being divided by the carbonaceous member.

そして、Ｃｕ‐Ｗ系合金は、低熱膨張性を有するタングステン（Ｗ）と、高熱伝導性を有する銅（Ｃｕ）との両特性を兼ね備えた材料であり、Ｃｕ‐Ｍｏ系合金は、モリブデン（Ｍｏ）の含有量によって線膨張率及び熱伝導率を可変とする材料である。   The Cu-W alloy is a material having both characteristics of tungsten (W) having low thermal expansion and copper (Cu) having high thermal conductivity, and the Cu-Mo alloy is molybdenum (Mo ) In which the coefficient of linear expansion and the thermal conductivity are variable depending on the content.

本実施形態において、ヒートシンク３０は、ＡｌＳｉＣ系複合材料により平板状に形成され、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の多孔体に、Ｓｉが６質量％以上１２質量％以下の範囲で含有されるアルミニウム合金が含浸するとともに、多孔質体の表面にそのアルミニウム合金の被覆層が形成されている。そして、このＡｌＳｉＣ系複合材料の線膨張率は、７×１０−６／Ｋ〜１２×１０−６／Ｋとされる。
ここで、ヒートシンクとしては、板状の放熱板、内部に冷媒が流通する冷却器、フィンが形成された冷液、空冷放熱器、ヒートパイプなど、熱の放散によって温度を下げることを目的とした金属部品が含まれる。 In the present embodiment, the heat sink 30 is formed in a flat plate shape from an AlSiC-based composite material, and an aluminum alloy containing Si in a range of 6 mass% to 12 mass% is impregnated into a porous body of silicon carbide (SiC). In addition, a coating layer of the aluminum alloy is formed on the surface of the porous body. Then, the linear expansion coefficient of the AlSiC composite material is a 7 × 10 -6 / K~12 × 10 -6 / K.
Here, as the heat sink, a plate-like heat sink, a cooler in which a refrigerant circulates inside, a cold liquid with fins formed thereon, an air-cooled heat radiator, a heat pipe, and the like intended to lower the temperature by heat dissipation Metal parts are included.

次に、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１００の製造方法を説明する。
まず、回路層１２及び金属層１３として、それぞれ９９．９９質量％以上の純アルミニウム圧延板を準備し、これらの純アルミニウム圧延板を、セラミックス基板１１の一方の面及び他方の面にそれぞれろう材を介して積層し、加圧・加熱することによって、セラミックス基板１１の一方の面及び他方の面に純アルミニウム圧延板が接合されたパワーモジュール用基板１０を製造する。なお、このろう付け温度は、６００℃〜６５５℃に設定される。 Next, a method for manufacturing the power module substrate 100 with a heat sink will be described.
First, as the circuit layer 12 and the metal layer 13, 99.99 mass% or more of pure aluminum rolled sheets are prepared, and these pure aluminum rolled sheets are brazed on one surface and the other surface of the ceramic substrate 11, respectively. The power module substrate 10 in which a pure aluminum rolled plate is bonded to one surface and the other surface of the ceramic substrate 11 is manufactured by laminating the film through the pressure and heating. In addition, this brazing temperature is set to 600 degreeC-655 degreeC.

このように構成されたパワーモジュール用基板１０にヒートシンク３０を接合するには、まず、図４に示すように、二枚の加圧板１１０とその四隅に設けられた支柱１１１によって構成された治具１１２を用いて、加圧板１１０間にヒートシンク３０及びパワーモジュール用基板１０を配置する。
治具１１２の二枚の加圧板１１０は、ステンレス鋼材の表面にカーボン板が積層されたものであり、それぞれ加圧板１１０の対向する面１１０ａ，１１０ｂが、ヒートシンク３０のパワーモジュール用基板１０との接合面３０ａを凹状とするような曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下とされる曲面を有する凹面又は凸面に形成されている。本実施形態では、曲率半径Ｒが１０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下とされているので、製造時に生じる反りが低減され、熱処理過程によるパワーモジュールの反り変形を抑制することが可能である。
そして、支柱１１１の両端には螺子が切られており、加圧板１１０を挟むようにナット１１３が締結されている。また、支柱１１１に支持された天板１１４と加圧板１１０と間に加圧板１１０を下方に付勢するばね等の付勢手段１１５が備えられており、加圧力は、この付勢手段１１５とナット１１３の締付けによって調整される。 To join the heat sink 30 to the power module substrate 10 thus configured, first, as shown in FIG. 4, a jig constituted by two pressure plates 110 and columns 111 provided at the four corners thereof. 112, the heat sink 30 and the power module substrate 10 are arranged between the pressure plates 110.
The two pressure plates 110 of the jig 112 are obtained by laminating carbon plates on the surface of a stainless steel material. The opposing surfaces 110a and 110b of the pressure plate 110 are respectively connected to the power module substrate 10 of the heat sink 30. It is formed in a concave surface or a convex surface having a curved surface having a curvature radius R of 1000 mm or more and 6000 mm or less so that the bonding surface 30a is concave. In this embodiment, since the curvature radius R is set to 1000 mm or more and 6000 mm or less, warpage occurring during manufacturing is reduced, and warpage deformation of the power module due to the heat treatment process can be suppressed.
And the screw | thread is cut at the both ends of the support | pillar 111, and the nut 113 is fastened so that the pressurization board 110 may be pinched | interposed. Further, an urging means 115 such as a spring for urging the pressurizing plate 110 downward is provided between the top plate 114 supported by the support column 111 and the pressurizing plate 110. It is adjusted by tightening the nut 113.

そして、本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造工程においては、パワーモジュール用基板１０及びヒートシンク３０を治具１１２に取り付けた状態とすることにより、ヒートシンク付パワーモジュール用基板１００に発生する反りを抑制することができる。   In the manufacturing process of the power module substrate with a heat sink according to the present embodiment, the warpage generated in the power module substrate 100 with the heat sink by setting the power module substrate 10 and the heat sink 30 to the jig 112. Can be suppressed.

まず、下側に配置される凹面１１０ａを有する加圧板１１０の上にヒートシンク３０を載置し、その上にＡｌ‐Ｓｉ系ろう材箔（図示略）を介してパワーモジュール用基板１０を重ねて載置して、これらヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との積層体を凸面１１０ｂを有する加圧板１１０との間で挟んだ状態とする。この際、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との積層体は、加圧板１１０の凹凸面により厚み方向に加圧され、ヒートシンク３０の接合面３０ａを凹状の反りとする変形を生じさせた状態とされる。そして、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との積層体を加圧状態で加熱することにより、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０の金属層１３とをろう付けにより固着する。
なお、ろう付けは、真空雰囲気中で、荷重０．３ＭＰａ〜１０ＭＰａ、加熱温度５５０℃〜６５０℃の条件で行う。 First, the heat sink 30 is placed on the pressure plate 110 having the concave surface 110a disposed on the lower side, and the power module substrate 10 is overlaid thereon via an Al—Si brazing foil (not shown). The stacked body of the heat sink 30 and the power module substrate 10 is placed between the pressure plate 110 having the convex surface 110b. At this time, the laminated body of the heat sink 30 and the power module substrate 10 is pressed in the thickness direction by the uneven surface of the pressure plate 110, and a state in which a deformation that causes the joint surface 30a of the heat sink 30 to be a concave warp is generated. Is done. Then, the heat sink 30 and the power module substrate 10 are heated in a pressurized state, thereby fixing the heat sink 30 and the metal layer 13 of the power module substrate 10 by brazing.
Note that brazing is performed in a vacuum atmosphere under conditions of a load of 0.3 MPa to 10 MPa and a heating temperature of 550 ° C. to 650 ° C.

次に、これらヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との接合体を、治具１１２に取り付けた状態、つまり、変形を生じさせた状態で、常温（２５℃）まで冷却する。
この場合、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との接合体は、治具１１２によって厚み方向に加圧され、ヒートシンク３０の接合面３０ａを凹状の反りとする変形を生じさせた状態で拘束されている。このため、冷却に伴う接合体の形状は見かけ上は変化がないように見えるが、応力に抗して加圧され、冷却時に反りとしての変形が出来ない状態に拘束されている結果、塑性変形が生じることとなる。 Next, the joined body of the heat sink 30 and the power module substrate 10 is cooled to room temperature (25 ° C.) in a state where it is attached to the jig 112, that is, in a state where deformation is caused.
In this case, the joined body of the heat sink 30 and the power module substrate 10 is pressed in the thickness direction by the jig 112, and is restrained in a state in which the joint surface 30a of the heat sink 30 is deformed to have a concave warpage. Yes. For this reason, it seems that the shape of the joined body with cooling does not seem to change, but it is plastically deformed as a result of being pressed against the stress and restrained from deforming as a warp during cooling. Will occur.

このようにして製造されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１００は、ヒートシンク３０が金属層１３に対し降伏応力の高い材料により形成されていることから反りが抑制され、ヒートシンク３０の最大長さをＬとし、ヒートシンク３０の反り量をＺとし、ヒートシンク３０の接合面３０ａ側に凸状の変形を正の反り量とした場合に、２５℃におけるＬとＺの比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされる。   In the power module substrate 100 with a heat sink manufactured in this manner, the heat sink 30 is formed of a material having a high yield stress with respect to the metal layer 13, so that warpage is suppressed, and the maximum length of the heat sink 30 is L. When the amount of warpage of the heat sink 30 is Z and the convex deformation on the joint surface 30a side of the heat sink 30 is a positive amount of warpage, the ratio Z / L of L to Z at 25 ° C. is −0.002 or more and 0 The ratio Z / L when heated to 280 ° C. is within the range of −0.002 to 0.002 and the ratio Z / L when cooled to 25 ° C. after the heating is It is in the range of −0.002 or more and 0.002 or less.

比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２未満又は０．００２を超える場合では、半導体素子を回路層１２へはんだ付けする工程において、はんだや半導体素子の位置ずれを引き起こしやすい。また、半導体素子自体の破壊や熱サイクルによるはんだ接合部や基板の信頼性低下を招くおそれがある。
一方、比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２以上０．００２以下の範囲内にあるヒートシンク付パワーモジュール用基板は、製造時に生じる反りが低減され、熱処理過程によるパワーモジュールの反り変形が抑制されることから、半導体素子のはんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。 When the ratio Z / L is less than −0.002 or exceeds 0.002 at the time of the temperature setting, the solder and the semiconductor element are likely to be misaligned in the process of soldering the semiconductor element to the circuit layer 12. In addition, there is a risk that the reliability of the solder joint or the substrate due to the destruction of the semiconductor element itself or thermal cycle may be caused.
On the other hand, a power module substrate with a heat sink in which the ratio Z / L is in the range of −0.002 to 0.002 at the time of the above temperature setting reduces warpage that occurs during manufacturing, and warpage of the power module due to the heat treatment process. Since deformation is suppressed, it is possible to improve the workability in the soldering process of the semiconductor element and to improve the board reliability due to the heat cycle load.

このように、本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、ヒートシンク３０を低熱膨張の材料により形成し、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との接合時において、ヒートシンク３０とパワーモジュール用基板１０との積層体を、その積層方向のヒートシンク３０とは反対側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態とし、ろう材が溶融する温度以上で所定時間保持した後に冷却することで、凹状に沿った形状でろう材を固め、厚み方向（積層方向）の加圧状態を開放した後も、回路層１２を上側として凹状に反る、あるいは凸状でも反り量が小さい接合体が得られる。この場合、ろう材の接合温度域において、各部材が最大限膨張した状態で凹状の変形を生じさせることができる。
なお、本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、２５℃から２８０℃の温度領域において、反り量が直線的に変化する。
このようにして接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１００においては、製造時に生じる反り変形を低減することができるとともに、熱処理過程における反り変形を抑制することができ、半導体素子をはんだ付けする工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。これにより、構造の自由度が増大し、さらにパワーモジュール全体の薄肉化に寄与することができる。 Thus, in the power module substrate with a heat sink of the present embodiment, the heat sink 30 is formed of a low thermal expansion material, and when the heat sink 30 and the power module substrate 10 are joined, the heat sink 30 and the power module substrate 10 are combined. The laminated body is made in a state of causing a concave warp with the opposite side to the heat sink 30 in the laminating direction as the upper side, and cooled after being held for a predetermined time at a temperature equal to or higher than the temperature at which the brazing material melts, thereby forming a concave shape. Even after the brazing material is hardened with the shape along the line and the pressure state in the thickness direction (lamination direction) is released, a joined body that warps in a concave shape with the circuit layer 12 on the upper side, or a convex shape with a small amount of warpage can be obtained. In this case, in the joining temperature range of the brazing material, it is possible to cause a concave deformation in a state where each member is expanded to the maximum extent.
In the power module substrate with a heat sink of the present embodiment, the amount of warpage changes linearly in a temperature range of 25 ° C. to 280 ° C.
In the power module substrate 100 with a heat sink bonded in this way, it is possible to reduce the warpage deformation that occurs during manufacturing, and to suppress the warpage deformation during the heat treatment process, in the process of soldering the semiconductor element. It is possible to improve workability and to improve substrate reliability due to thermal cycle load. Thereby, the freedom degree of a structure increases and it can further contribute to thickness reduction of the whole power module.

なお、本実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、金属層１３が比較的変形抵抗の小さい純度９９％以上のアルミニウムで形成されているので、熱サイクル負荷時におけるセラミックス基板に発生する熱応力を緩和することができ、セラミックス基板に割れが生じることを抑制できる。
また、ヒートシンク３０が、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の低熱膨張の材料により形成されているので、セラミックス基板１１及び金属層１３との熱膨張差による応力を緩和する効果をより高めることができる。 In the power module substrate with a heat sink of the present embodiment, since the metal layer 13 is formed of aluminum having a relatively small deformation resistance and a purity of 99% or more, the thermal stress generated in the ceramic substrate during a thermal cycle load. Can be mitigated, and cracking of the ceramic substrate can be suppressed.
In addition, since the heat sink 30 is formed of a low thermal expansion material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less, the thermal expansion difference between the ceramic substrate 11 and the metal layer 13. The effect of relieving stress due to can be further enhanced.

なお、上記実施形態では、ヒートシンク３０をＡｌＳｉＣ系複合材料で形成した場合について説明したが、ヒートシンク３０の材料はこれに限定されるものではない。
線膨張率７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下のＡｌグラファイト系複合材料等のアルミニウム基複合材料や、Ｃｕ‐Ｗ系合金、Ｃｕ‐Ｍｏ系合金等の合金材料を用いることにより、ＡｌＳｉＣ系複合材料を用いた場合と同様に、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造時に生じる反りを低減するとともに、熱処理過程における反りの発生を抑制することができる。また、このような低熱膨張で高熱伝導率の材料によりヒートシンク３０を形成することにより、熱応力を緩和しつつ、優れた放熱特性を発揮させることができる。
なお、Ａｌグラファイト系複合材料のヒートシンクとパワーモジュール用基板との接合は、ＡｌＳｉＣ複合材料と同様に、ろう付けにより行うことができる。また、Ｃｕ‐Ｗ系合金、Ｃｕ‐Ｍｏ系合金等の銅合金からなるヒートシンクにおいては、銅とアルミニウムの共晶温度未満で加熱することにより、ヒートシンクを構成する銅と、金属層を構成するアルミニウムとを相互に拡散させて、固相拡散接合により接合することもできる。 In the above embodiment, the case where the heat sink 30 is formed of an AlSiC composite material has been described. However, the material of the heat sink 30 is not limited to this.
An aluminum based composite material such as an Al graphite composite material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less, or an alloy material such as a Cu—W alloy or a Cu—Mo alloy is used. As a result, as in the case of using the AlSiC-based composite material, it is possible to reduce the warpage that occurs during the manufacture of the power module substrate with a heat sink and to suppress the occurrence of warpage in the heat treatment process. In addition, by forming the heat sink 30 with such a material having low thermal expansion and high thermal conductivity, excellent heat dissipation characteristics can be exhibited while relaxing thermal stress.
In addition, joining of the heat sink of Al graphite type composite material and the board | substrate for power modules can be performed by brazing similarly to AlSiC composite material. Moreover, in a heat sink made of a copper alloy such as a Cu-W alloy or a Cu-Mo alloy, copper constituting the heat sink and aluminum constituting the metal layer are heated below the eutectic temperature of copper and aluminum. Can be diffused to each other and bonded by solid phase diffusion bonding.

次に、本発明の効果を確認するために行った実施例及び比較例について説明する。
前述したヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造工程において、パワーモジュール用基板とヒートシンクの積層方向への加圧荷重をそれぞれ変更し、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合したヒートシンク付パワーモジュール用基板の試料を複数製造した。各試料の接合条件は、実施例１〜１０及び比較例３〜５では、凹凸面の曲率半径Ｒが表１に記載の加圧板を用い、比較例１，２では平板の加圧板を用いて接合を行った。
また、各ヒートシンク付パワーモジュール用基板を構成するパワーモジュール用基板１０としては、１３８ｍｍ×６８ｍｍ、厚み０．６ｍｍの４Ｎ‐Ａｌからなる回路層１２と、１３８ｍｍ×６８ｍｍ、厚み２．１ｍｍの表１に記載の材質からなる金属層１３とが、１４０ｍｍ×７０ｍｍ、厚み０．６３５ｍｍのＡｌＮからなるセラミックス基板１１にＡｌ‐Ｓｉ系ろう材により接合されたものを用いた。ヒートシンク３０は、表１に記載の材質からなる１７０ｍｍ×１００ｍｍ、厚み５ｍｍの矩形板を用いた。 Next, examples and comparative examples performed for confirming the effects of the present invention will be described.
In the manufacturing process of the power module substrate with a heat sink described above, a sample of the power module substrate with a heat sink in which the pressing load in the stacking direction of the power module substrate and the heat sink is changed and the power module substrate and the heat sink are joined. Several were manufactured. As for the bonding conditions of each sample, in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 3 to 5, the curvature radius R of the concavo-convex surface uses a pressure plate described in Table 1, and in Comparative Examples 1 and 2, a flat pressure plate is used. Bonding was performed.
The power module substrate 10 constituting each power module substrate with a heat sink includes a circuit layer 12 made of 4N-Al having a thickness of 138 mm × 68 mm and a thickness of 0.6 mm, and Table 1 having a thickness of 138 mm × 68 mm and a thickness of 2.1 mm. The metal layer 13 made of the material described in (1) was bonded to the ceramic substrate 11 made of AlN having a size of 140 mm × 70 mm and a thickness of 0.635 mm using an Al—Si brazing material. As the heat sink 30, a rectangular plate made of the materials shown in Table 1 and having a size of 170 mm × 100 mm and a thickness of 5 mm was used.

そして、これらのヒートシンク付パワーモジュール用基板の試料について、「温度変化による反り量の変化」、「はんだ位置ずれ」、「素子位置ずれ」、「素子割れ」をそれぞれ評価した。
また、反り量の測定は、２５℃（常温）時、２８０℃加熱時及び２８０℃まで加熱後の２５℃冷却時（２５℃冷却時）に測定を行った。そして、各時点におけるヒートシンク裏面の平面度の変化を、モアレ式三次元形状測定機を使用して計測したものを反り量として評価した。反り量は、ヒートシンク３０の接合面３０ａ側に凸状の変形を正の反り量とした。 And about the sample of the board | substrate for power modules with a heat sink, "change of the curvature amount by a temperature change", "solder position shift", "element position shift", and "element crack" were evaluated, respectively.
Further, the amount of warpage was measured at 25 ° C. (normal temperature), at 280 ° C. heating, and at 25 ° C. cooling after heating to 280 ° C. (at 25 ° C. cooling). And the change of the flatness of the back surface of the heat sink at each time point was evaluated as a warpage amount measured using a moire type three-dimensional shape measuring machine. The amount of warpage was defined as a positive amount of warpage that is convex on the side of the joint surface 30a of the heat sink 30.

はんだ位置ずれは、各試料の回路層１２上に、はんだ（Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系、融点約２２０℃）を載せて、融点直下（２００℃）まで加熱することにより、はんだの載置位置の変化の有無を、試料を３０個製作して確認した。０．２ｍｍ以上の位置ずれが生じた場合を「ＮＧ」とし、０．２ｍｍ未満の位置ずれの場合は「ＯＫ」と評価した。
また、素子位置ずれは、素子を回路層１２にはんだ付けした後に、そのはんだ付け位置を計測することにより、位置ずれ発生の有無を、試料を３０個製作して確認した。そして、０．２ｍｍ以上の位置ずれが生じた場合を「ＮＧ」とし、０．２ｍｍ未満の位置ずれの場合は「ＯＫ」と評価した。
素子割れは、素子を回路層１２にはんだ付けした後、配線を施した試料を３０個製作し、素子が正常動作する場合を「ＯＫ」と評価し、正常動作しなかった場合を「ＮＧ」と評価した。
表１に結果を示す。表１において「◎」は「ＯＫ」比率１００％、「○」はＯＫ比率９０％以上、「×」は「ＯＫ」比率９０％未満であることを示す。 The solder position shift is determined by placing solder (Sn—Ag—Cu system, melting point about 220 ° C.) on the circuit layer 12 of each sample and heating it to just below the melting point (200 ° C.). The presence or absence of a change was confirmed by producing 30 samples. A case where a positional deviation of 0.2 mm or more occurred was evaluated as “NG”, and a positional deviation of less than 0.2 mm was evaluated as “OK”.
Further, the element position deviation was confirmed by producing 30 samples by soldering the element to the circuit layer 12 and then measuring the soldering position to determine whether or not the position deviation occurred. The case where a positional deviation of 0.2 mm or more occurred was evaluated as “NG”, and the positional deviation of less than 0.2 mm was evaluated as “OK”.
For element cracking, after soldering the element to the circuit layer 12, 30 samples with wiring were manufactured, and the case where the element operated normally was evaluated as “OK”, and the case where the element did not operate normally was determined as “NG”. It was evaluated.
Table 1 shows the results. In Table 1, “◎” indicates that the “OK” ratio is 100%, “◯” indicates that the OK ratio is 90% or more, and “×” indicates that the “OK” ratio is less than 90%.

Figure 2017011293
Figure 2017011293

表１からわかるように、２５℃における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされる実施例１〜１０の試料においては、「はんだ位置ずれ」、「素子位置ずれ」、「素子割れ」のいずれの評価においても良好な結果が得られた。
一方、加圧荷重が０ＭＰａである比較例１においては、２５℃、２８０℃、２５℃冷却時における比率Ｚ／Ｌが、−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れる結果となった。
また、平板を用いた比較例２及び加圧板の曲率半径Ｒを７０００ｍｍとした比較例３では、２５℃における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れる結果となり、はんだ位置ずれが多く発生した。さらに、２８０℃における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れた比較例４では、素子割れが多く発生した。２５℃、２５℃冷却時における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れた比較例５では、はんだ位置ずれが多く発生した。 As can be seen from Table 1, the ratio Z / L at 25 ° C. is in the range of −0.002 to 0.002, and the ratio Z / L when heated to 280 ° C. is −0.002 to 0.002. In the samples of Examples 1 to 10 in which the ratio Z / L when cooled to 25 ° C. after the heating is within the range of −0.002 or more and 0.002 or less is “solder position shift” Good results were obtained in any of the evaluations of "", "element position deviation", and "element crack".
On the other hand, in Comparative Example 1 where the pressure load was 0 MPa, the ratio Z / L during cooling at 25 ° C., 280 ° C., and 25 ° C. deviated from the range of −0.002 to 0.002.
In Comparative Example 2 using a flat plate and Comparative Example 3 in which the radius of curvature R of the pressure plate is 7000 mm, the ratio Z / L at 25 ° C. is out of the range of −0.002 or more and 0.002 or less. Many misalignments occurred. Furthermore, in Comparative Example 4 in which the ratio Z / L at 280 ° C. was out of the range of −0.002 or more and 0.002 or less, many element cracks occurred. In Comparative Example 5 in which the ratio Z / L during cooling at 25 ° C. and 25 ° C. was out of the range of −0.002 or more and 0.002 or less, a lot of solder misalignment occurred.

以上説明したように、本発明に係るヒートシンク付パワーモジュール用基板１００においては、製造時に生じる反り変形を低減することができるとともに、熱処理過程における反り変形を抑制することができ、素子はんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。   As described above, in the power module substrate 100 with a heat sink according to the present invention, it is possible to reduce warpage deformation that occurs during manufacturing, and to suppress warpage deformation during the heat treatment process, in the element soldering process. It is possible to improve workability and to improve substrate reliability due to thermal cycle load.

なお、通常、反りは三次元的に生じるため、矩形板の場合、対角線の長さが最大長さＬである。また、反り量Ｚは、その最大長さの部分のＺ方向の最大値と最小値との差である。   In general, since warping occurs three-dimensionally, the diagonal length is the maximum length L in the case of a rectangular plate. Further, the warpage amount Z is the difference between the maximum value and the minimum value in the Z direction of the portion of the maximum length.

なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、パワーモジュール用基板の金属層とヒートシンクとをろう付けによって固着したが、ろう付けに限らずはんだ付け、拡散接合などによって固着する構成としても構わない。
さらに、セラミックス基板と回路層及び、セラミックス基板と金属層との接合、金属層とヒートシンクとの接合を、ＴＬＰ接合法（Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ）と称される過渡液相接合法によって接合してもよい。
この過渡液相接合法においては、回路層又は金属層の表面に蒸着させた銅層を、回路層又は金属層とセラミックス基板との界面、あるいは金属層とヒートシンクとの界面に介在させて行う。加熱により、回路層又は金属層とアルミニウム中に銅が拡散し、回路層又は金属層の銅層近傍の銅濃度が上昇して融点が低下し、アルミニウムと銅との共晶域にて接合界面に金属液相が形成される。この金属液相が形成された状態で温度を一定に保持しておくと、金属液相がセラミックス基板又はヒートシンクと反応するとともに、銅がさらにアルミニウム中に拡散することに伴い、金属液相中の銅濃度が徐々に低下して融点が上昇し、温度を一定に保持した状態で凝固が進行する。これにより、回路層又は金属層とセラミックス基板、あるいは金属層とヒートシンクとの強固な接合が得られる。 In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the metal layer of the power module substrate and the heat sink are fixed by brazing. However, the present invention is not limited to brazing, and may be fixed by soldering, diffusion bonding, or the like.
Further, the ceramic substrate and the circuit layer, the ceramic substrate and the metal layer, and the metal layer and the heat sink are bonded by a transient liquid phase bonding method called a TLP bonding method (Transient Liquid Phase Diffusion Bonding). Also good.
In this transient liquid phase bonding method, the copper layer deposited on the surface of the circuit layer or the metal layer is interposed between the interface of the circuit layer or the metal layer and the ceramic substrate, or the interface of the metal layer and the heat sink. By heating, copper diffuses in the circuit layer or metal layer and aluminum, the copper concentration in the vicinity of the copper layer of the circuit layer or metal layer increases, the melting point decreases, and the bonding interface in the eutectic region of aluminum and copper A metal liquid phase is formed. If the temperature is kept constant in a state in which this metal liquid phase is formed, the metal liquid phase reacts with the ceramic substrate or the heat sink, and copper further diffuses into the aluminum. The copper concentration gradually decreases, the melting point increases, and solidification proceeds with the temperature kept constant. As a result, a strong bond between the circuit layer or metal layer and the ceramic substrate or between the metal layer and the heat sink can be obtained.

さらに、上記実施形態では、ヒートシンクとパワーモジュール用基板の接合を、Ａｌ‐Ｓｉ系ろう材を用いて接合したが、ヒートシンクがＡｌＳｉＣ系複合材料又はＡｌグラファイト系複合材料の場合、Ａｌ‐Ｓｉ‐Ｍｇ系ろう材を用いて接合することもできる。この場合、真空雰囲気で接合を行う必要がなく、窒素等の不活性雰囲気下でろう付けを行うことができ、簡便にヒートシンクとパワーモジュール用基板とを接合することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the heat sink and the power module substrate are joined using an Al—Si brazing material. However, when the heat sink is an AlSiC composite material or an Al graphite composite material, Al—Si—Mg is used. It can also be joined using a brazing filler metal. In this case, it is not necessary to perform bonding in a vacuum atmosphere, brazing can be performed in an inert atmosphere such as nitrogen, and the heat sink and the power module substrate can be simply bonded.

１０ パワーモジュール用基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１３ 金属層
２０ 電子部品
２１ はんだ接合層
３０ ヒートシンク
３０ａ 接合面
１００ ヒートシンク付パワーモジュール用基板
１１０ 加圧板
１１０ａ 凹面
１１０ｂ 凸面
１１１ 支柱
１１２ 治具
１１３ ナット
１１４ 天板
１１５ 付勢手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power module substrate 11 Ceramic substrate 12 Circuit layer 13 Metal layer 20 Electronic component 21 Solder joint layer 30 Heat sink 30a Joint surface 100 Power module substrate 110 with a heat sink Pressure plate 110a Concave surface 110b Convex surface 111 Column 112 Jig 113 Nut 114 Top plate 115 Energizing means

本発明は、セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面に純度９９％以上のアルミニウムからなる金属層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記パワーモジュール用基板の前記金属層に接合され、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下のＡｌＳｉＣ系複合材料、Ａｌグラファイト複合材料、Ｃｕ‐Ｗ系合金、又はＣｕ‐Ｍｏ系合金により形成されてなるヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、前記ヒートシンクの最大長さをＬとし、前記ヒートシンクの反り量をＺとし、前記ヒートシンクの接合面側に凸状の変形を正の反り量とした場合に、２５℃におけるＬとＺの比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２５℃から２８０℃まで温度変化させた場合において、前記比率Ｚ／Ｌの最大値と最小値との差ΔＺ／Ｌが０．００２以下とされることを特徴とする。 The present invention provides a power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of a ceramic substrate, and a metal layer made of aluminum having a purity of 99% or more is disposed on the other surface of the ceramic substrate, and the power module AlSiC-based composite material, Al-graphite composite material, Cu-W-based alloy, or Cu- having a coefficient of linear expansion of 7 × 10 −6 / K to 12 × 10 −6 / K. a heat sink made of is made form the Mo-based alloy, a substrate for a power module with a heat sink having a maximum length of the heat sink is L, the amount of warp of the heat sink is Z, the bonding surface side of the heat sink in the case where the deformation of the convex was positive warpage ratio Z / L of L and Z in 25 ° C. is in the range of -0.002 or 0.002 or less, 25 In the case where the allowed temperature change to 280 ° C., the difference [Delta] Z / L between the maximum value and the minimum value of the ratio Z / L is characterized in that it is 0.002 or less.

比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２未満又は０．００２を超える場合では、半導体素子等の電子部品を回路層へはんだ付けする工程において、はんだや半導体素子の位置ずれを引き起こしやすい。また、半導体素子自体の破壊や熱サイクルによるはんだ接合部や基板の信頼性低下を招くおそれがある。
一方、比率Ｚ／Ｌが、上記温度設定時において−０．００２以上０．００２以下の範囲内でかつ２５℃から２８０℃までの温度変化において比率Ｚ／Ｌの最大値と最小値との差ΔＺ／Ｌが０．００２以下とされるヒートシンク付パワーモジュール用基板は、製造時に生じる反りが低減され、熱処理過程によるパワーモジュールの反り変形が抑制されていることから、半導体素子のはんだ付け工程における作業性の向上や、熱サイクル負荷による基板信頼性を改善することができる。 If the ratio Z / L is less than -0.002 or exceeds 0.002 at the above temperature setting, the solder or semiconductor element may be misaligned in the process of soldering electronic components such as semiconductor elements to the circuit layer. Cheap. In addition, there is a risk that the reliability of the solder joint or the substrate due to the destruction of the semiconductor element itself or thermal cycle may be caused.
On the other hand, the ratio Z / L is within the range of −0.002 to 0.002 at the time of the above temperature setting, and the difference between the maximum value and the minimum value of the ratio Z / L in the temperature change from 25 ° C. to 280 ° C. In a power module substrate with a heat sink in which ΔZ / L is 0.002 or less, warpage that occurs during manufacturing is reduced, and warpage deformation of the power module due to a heat treatment process is suppressed. It is possible to improve workability and to improve substrate reliability due to thermal cycle load.

Figure 2017011293
Figure 2017011293

表１からわかるように、２５℃における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされる実施例１〜１０の試料においては、「はんだ位置ずれ」、「素子位置ずれ」、「素子割れ」のいずれの評価においても良好な結果が得られた。
一方、加圧荷重が０ＭＰａである比較例１においては、２５℃、２８０℃、２５℃冷却時における比率Ｚ／Ｌが、−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れる結果となった。
また、平板を用いた比較例２及び加圧板の曲率半径Ｒを７０００ｍｍとした比較例３では、２５℃における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れる結果となり、はんだ位置ずれが多く発生した。２５℃、２５℃冷却時における比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲から外れた比較例５では、はんだ位置ずれが多く発生した。 As can be seen from Table 1, the ratio Z / L at 25 ° C. is in the range of −0.002 to 0.002, and the ratio Z / L when heated to 280 ° C. is −0.002 to 0.002. In the samples of Examples 1 to 10 in which the ratio Z / L when cooled to 25 ° C. after the heating is within the range of −0.002 or more and 0.002 or less is “solder position shift” Good results were obtained in any of the evaluations of "", "element position deviation", and "element crack".
On the other hand, in Comparative Example 1 where the pressure load was 0 MPa, the ratio Z / L during cooling at 25 ° C., 280 ° C., and 25 ° C. deviated from the range of −0.002 to 0.002.
In Comparative Example 2 using a flat plate and Comparative Example 3 in which the radius of curvature R of the pressure plate is 7000 mm, the ratio Z / L at 25 ° C. is out of the range of −0.002 or more and 0.002 or less. Many misalignments occurred . 2 5 ° C., in Comparative Example 5 in which the ratio Z / L is out of the range of -0.002 or 0.002 or less at 25 ° C. cooled much occurred solder positional shift.

Claims (4)

セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面に純度９９％以上のアルミニウムからなる金属層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記パワーモジュール用基板の前記金属層に接合され、線膨張率が７×１０−６／Ｋ以上１２×１０−６／Ｋ以下の材料により平板状に形成されてなるヒートシンクと、を備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、前記ヒートシンクの最大長さをＬとし、前記ヒートシンクの反り量をＺとし、前記ヒートシンクの接合面側に凸状の変形を正の反り量とした場合に、２５℃におけるＬとＺの比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされ、２８０℃まで加熱した際における前記比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲とされ、その加熱後２５℃まで冷却した際の前記比率Ｚ／Ｌが−０．００２以上０．００２以下の範囲内とされることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。 A power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of a ceramic substrate, and a metal layer made of aluminum having a purity of 99% or more is disposed on the other surface of the ceramic substrate, and the power module substrate A power module substrate with a heat sink, comprising: a heat sink bonded to a metal layer and formed in a flat plate shape with a material having a linear expansion coefficient of 7 × 10 −6 / K or more and 12 × 10 −6 / K or less. When the maximum length of the heat sink is L, the warp amount of the heat sink is Z, and the convex deformation on the joint surface side of the heat sink is a positive warp amount, the ratio of L and Z at 25 ° C. Z / L is in the range of −0.002 to 0.002 and the ratio Z / L when heated to 280 ° C. is in the range of −0.002 to 0.002. , The substrate for a power module with a heat sink, characterized in that the ratio Z / L when cooled to 25 ° C. After the heating is in the range of 0.002 or less than -0.002. 前記ヒートシンクは、ＡｌＳｉＣ系複合材料、Ａｌグラファイト複合材料、Ｃｕ‐Ｗ系合金、又はＣｕ‐Ｍｏ系合金により形成されていることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板。   2. The power module substrate with a heat sink according to claim 1, wherein the heat sink is formed of an AlSiC composite material, an Al graphite composite material, a Cu-W alloy, or a Cu-Mo alloy. ２５℃から２８０℃まで温度変化させた場合において、前記比率Ｚ／Ｌの最大値と最小値との差ΔＺ／Ｌが０．００２以下とされることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板。   3. The difference ΔZ / L between the maximum value and the minimum value of the ratio Z / L is 0.002 or less when the temperature is changed from 25 ° C. to 280 ° C. 3. Power module board with heat sink. 請求項１から３のいずれか一項に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板を製造する方法であって、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを接合する際に、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを積層し、この積層体を曲率半径１０００ｍｍ以上６０００ｍｍ以下の凸面又は凹面が対向面に形成された二枚の加圧板の対向面間に挟んで０．３ＭＰａ〜１０ＭＰａで加圧することにより前記ヒートシンクの接合面を凹状の反りとする変形を生じさせた状態で加熱し、前記変形を生じさせた状態で冷却することを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。   A method for manufacturing a power module substrate with a heat sink according to any one of claims 1 to 3, wherein the power module substrate and the heat sink are joined when the power module substrate and the heat sink are joined. And laminating the laminated body between the opposing surfaces of two pressing plates each having a convex or concave surface with a radius of curvature of 1000 mm or more and 6000 mm or less formed on the opposing surfaces, and pressurizing at 0.3 MPa to 10 MPa. A method for producing a substrate for a power module with a heat sink, characterized in that heating is performed in a state in which the joint surface is deformed to have a concave warp, and cooling is performed in a state in which the deformation is generated.
JP2016177373A 2016-09-12 2016-09-12 Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same Pending JP2017011293A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177373A JP2017011293A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177373A JP2017011293A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014001720A Division JP6011552B2 (en) 2013-10-10 2014-01-08 Power module substrate with heat sink and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017011293A true JP2017011293A (en) 2017-01-12

Family

ID=57761814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177373A Pending JP2017011293A (en) 2016-09-12 2016-09-12 Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017011293A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7363583B2 (en) 2020-03-04 2023-10-18 三菱マテリアル株式会社 Manufacturing method of insulated circuit board

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7363583B2 (en) 2020-03-04 2023-10-18 三菱マテリアル株式会社 Manufacturing method of insulated circuit board

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015053316A1 (en) Substrate for heat sink-equipped power module, and production method for same
JP6011552B2 (en) Power module substrate with heat sink and manufacturing method thereof
KR102422607B1 (en) Bonded body, substrate for power module with heat sink, heat sink, method for producing bonded body, method for producing substrate for power module with heat sink, and method for producing heat sink
JP6201827B2 (en) Manufacturing method of power module substrate with heat sink
CN110383468B (en) Substrate with radiating fin for power module
WO2014115677A1 (en) Power module substrate, power module substrate with heat sink, and power module with heat sink
WO2013147144A1 (en) Substrate for power module, substrate for power module with heat sink, power module, and method for manufacturing substrate for power module
JP6127540B2 (en) Power module substrate manufacturing method
JP5957862B2 (en) Power module substrate
JP6213291B2 (en) Manufacturing method of power module substrate with heat sink
JP6417834B2 (en) Power module substrate with cooler and method for manufacturing power module substrate with cooler
WO2003046981A1 (en) Module structure and module comprising it
CN110383469B (en) Substrate with radiating fin for power module
JP2013098387A (en) Manufacturing method for substrate for power module, manufacturing method for substrate for power module having heat sink, substrate for power module, and substrate for power module having heat sink
JP6201828B2 (en) Manufacturing method of power module substrate with heat sink
JP5966512B2 (en) Manufacturing method of power module substrate with heat sink
WO2018180159A1 (en) Method for producing insulated circuit board with heat sink
JP5987418B2 (en) Manufacturing method of power module substrate with heat sink
JP5786569B2 (en) Power module substrate manufacturing method
JP6264822B2 (en) Power module substrate with heat sink and manufacturing method thereof
JP6028497B2 (en) Power module substrate and manufacturing method thereof
JP2017011293A (en) Power module substrate with heat sink and manufacturing method of the same
JP6303420B2 (en) Power module substrate
JP6264889B2 (en) Power module substrate with heat sink and manufacturing method thereof
JP4461268B2 (en) Semiconductor device component, manufacturing method thereof, and semiconductor device using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161118

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171003

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180403