TWI733011B

TWI733011B - 電子零件安裝模組之製造方法

Info

Publication number: TWI733011B
Application number: TW107110597A
Authority: TW
Inventors: 大開智哉; 大井宗太郎
Original assignee: 日商三菱綜合材料股份有限公司
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2021-07-11
Also published as: TW201943323A

Abstract

具有：層積體形成工程，在具有電路層之絕緣電路基板的該電路層與電子零件的一面之間，形成由銀膠所構成的第1銀膠層，該電路層，係由陶瓷基板及被接合於該陶瓷基板的鋁或鋁合金所構成，並且在電子零件的另一面與由銅或銅合金所構成的引線框架之間，形成由銀膠所構成的第2銀膠層，以形成該些層積體；及統括接合工程，在層積體形成工程後，在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用於層積方向的狀態下，將層積體加熱至180℃以上350℃以下的加熱溫度，藉此，燒結第1銀膠層而形成使該第1銀膠層燒結的第1燒結銀接合層，並且燒結第2銀膠層而形成使該第2銀膠層燒結的第2燒結銀接合層，統括地接合電路層、電子零件及引線框架。

Description

電子零件安裝模組之製造方法

本發明，係關於功率元件或LED元件、熱電元件、其他電子零件被安裝於絕緣電路基板的電子零件安裝模組之製造方法。

電子零件安裝模組中用於控制大電流、高電壓之半導體裝置的功率模組，係需要因應大電流容量並降低配線電阻。因此，在例如專利文獻1中，係採用如下述之構造：藉由以銅所構成之引線框架，形成被連接於半導體元件的配線，並藉由環氧樹脂等，對電子零件(功率半導體元件、控制半導體元件)及引線框架(外部引線框架、內部引線框架)之接合部份進行樹脂密封。

又，在電子零件安裝模組中，係例如如專利文獻2所示，使用絕緣電路基板(功率模組用基板)，該絕緣電路基板，係在以氮化鋁為首之絕緣基板的一面，接合有由鋁板等所構成的電路層，並且在另一面，接合有由鋁板等所構成的金屬層。在該絕緣電路基板之金屬層，接合有由銅等所構成的散熱片。

作為將電子零件及引線框架接合於該絕緣電路基板而製造電子零件安裝模組的方法，係例如，藉由燒結銀接合或銲接等的方法，將電子零件接合於絕緣電路基板之電路層上，該絕緣電路基板，係在陶瓷基板的兩面接合了電路層及金屬層。其後，藉由銲接等，將由銅所構成的引線框架接合於其電子零件上。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2001‐291823號公報　　專利文獻2：日本特開2005‐328087號公報

本發明所欲解決之課題

在上述的電子零件安裝模組之製造方法中，在安裝了電子零件後，係由於線膨脹係數小的電子零件被接合於絕緣電路基板之單面，因此，有產生翹曲的情形。因產生該翹曲，從而在例如如專利文獻1所示般之將由銅所構成的引線框架接合於電子零件上之工程中，恐有發生接合不良或電子零件本身損傷等之虞。

本發明，係有鑑於像這樣的情事而進行研究者，其目的在於：抑制翹曲之產生，不發生接合不良或電子零件之損傷等地接合電子零件及引線框架，且簡單地製造電子零件安裝模組。用以解決課題之手段

本發明之功率模組之製造方法，係具有：層積體形成工程，在具有電路層之絕緣電路基板的該電路層與電子零件的一面之間，形成由銀膠所構成的第1銀膠層，該電路層，係由陶瓷基板及被接合於該陶瓷基板的鋁或鋁合金所構成，並且在前述電子零件的另一面與由銅或銅合金所構成的引線框架之間，形成由銀膠所構成的第2銀膠層，以形成該些層積體；及統括接合工程，在前述層積體形成工程後，在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至180℃以上350℃以下的加熱溫度，藉此，燒結前述第1銀膠層而形成使該第1銀膠層燒結的第1燒結銀接合層，並且燒結前述第2銀膠層而形成使該第2銀膠層燒結的第2燒結銀接合層，統括地接合前述電路層、前述電子零件及前述引線框架。

在該製造方法中，係在將電子零件安裝於絕緣電路基板的電路層之際，引線框架亦統括地接合。具有陶瓷基板之絕緣電路基板與由銅或銅合金所構成的引線框架，係剛性比較高而難以變形。由於電子零件，係在被夾置於絕緣電路基板與引線框架之間的狀態下予以接合且加壓，因此，可抑制翹曲之產生。

在電路層與電子零件之接合材料及電子零件與引線框架之接合材料為焊料的情況下，由於因加熱而形成液相，因此，當加壓於層積方向時，恐有熔融焊料從各構件之間流出之虞。因此，不加壓層積體而進行接合，從而難以均勻地進行接合。另一方面，在使用了銀膠層(第1銀膠層及第2銀膠層)的情況下，藉由不生成液相而進行燒結的方式予以接合。因此，可使足夠的加壓力作用於層積體之層積方向。又，由於銀膠層，係比燒結溫度(接合溫度)低，因此，對於防止翹曲之產生為有效。

當加壓力未滿1MPa時，接合不充分，當超過20MPa時，恐有損壞電子零件之虞。加熱溫度未滿180℃時，無法使銀膠層充分燒結，當超過350℃時，恐有損壞電子零件之虞。另外，由於電路層係由鋁或鋁合金所構成，因此，對於加壓力具有緩衝作用，可使高達20MPa之相對較大的加壓力作用而不損壞電子零件。

作為本發明之電子零件安裝模組之製造方法的較佳實施態樣，前述絕緣電路基板，係具有：散熱層，由被接合於前述陶瓷基板之與前述電路層的接合面相反側的面之鋁或鋁合金所構成；及散熱片，由被接合於該散熱層的銅或銅合金所構成。

在絕緣電路基板中，係在與被接合於電路層之電子零件或被接合於電子零件之引線框架相反側，設置有由銅或銅合金所構成之高剛性的散熱片。因此，可進一步抑制翹曲之產生。

作為本發明之電子零件安裝模組之製造方法的較佳實施態樣，在前述層積體形成工程中，係進一步在前述第1銀膠層與前述電路層之間，配置由銅或銅合金所構成的間隔物，並且在該間隔物與前述電路層之間，形成由銀膠所構成的第3銀膠層，在前述統括接合工程中，係亦可在使前述加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至前述加熱溫度，藉此，燒結前述第3銀膠層而形成使該第3銀膠層燒結的第3燒結銀接合層，同時地接合前述絕緣電路基板、前述間隔物、前述電子零件及前述引線框架。

作為本發明之電子零件安裝模組之製造方法的較佳實施態樣，在前述層積體形成工程中，係進一步在前述第2銀膠層與前述引線框架之間，配置由銅或銅合金所構成的間隔物，並且在該間隔物與前述引線框架之間，形成由銀膠所構成的第3銀膠層，在前述統括接合工程中，係亦可在使前述加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至前述加熱溫度，藉此，燒結前述第3銀膠層而形成使該第3銀膠層燒結的第3燒結銀接合層，同時地接合前述絕緣電路基板、前述電子零件、前述間隔物及前述引線框架。

藉由間隔物，可調整引線框架之高度位置(層積方向之位置)，並可在適當位置拉出引線框架。又，由於該間隔物，係被接合於電子零件，因此，亦具有快速擴散電子零件的熱之效果。發明之效果

根據本發明，由於統括地接合絕緣電路基板之電路層、電子零件及引線框架，因此，可消解電子零件安裝模組之翹曲的問題，並可不發生接合不良或電子零件之損傷等地進行接合。而且，由於可將該些層積而一次進行接合，因此，電子零件安裝模組之製造亦變得容易。

以下，參閱圖面，說明關於本發明之實施形態。

1.第1實施形態＜整體構造＞　　第1實施形態，係說明關於將電子零件安裝模組應用於功率模組100的例子。功率模組100中所使用之功率模組用基板(本發明之絕緣電路基板)10，係如圖2B所示，具備有：絕緣層即陶瓷基板11；電路層12，被形成於其中一面；及散熱層13，被形成於另一面。而且，如圖3所示，在該功率模組用基板10之電路層12的表面，經由間隔物20搭載有半導體元件(本發明之電子零件)30，在半導體元件30，係接合有引線框架40，以構成功率模組100。而且，功率模組100，係藉由以環氧樹脂等所構成的壓模樹脂50，一體地密封半導體元件30與功率模組用基板10與引線框架40。

構成功率模組用基板10之陶瓷基板11，係例如可使用AlN(氮化鋁)、Si₃ N₄ (氮化矽)等的氮化物系陶瓷或Al₂ O₃ (氧化鋁)等的氧化物系陶瓷。陶瓷基板11之厚度，係被設定於0.2mm~1.5mm的範圍內。

電路層12及散熱層13，係藉由純度99.00質量%以上的鋁(所謂2N鋁)或純度99.99質量%以上的鋁(所謂4N鋁)或鋁合金而形成。電路層12及散熱層13之厚度，係例如被設成為0.1mm~5.0mm之厚度。電路層12及散熱層13，係通常被形成為比陶瓷基板11小之平面形狀的矩形狀。而且，電路層12與散熱層13，係藉由Al‐Si系、Al‐Ge系、Al‐Cu系、Al‐Mg系、或Al‐Mn系等的合金之焊材，被接合於陶瓷基板11。另外，電路層12與散熱層13，係分別藉由如下述方法中之任一種方法，形成為所期望的形狀：將藉由衝壓加工而衝壓成所期望的外形者連接於陶瓷基板11，或者，在將平板狀者接合於陶瓷基板11後，藉由蝕刻加工形成為所期望的形狀。

間隔物20，係藉由以具有導電性之銅或銅所構成的塊體而形成。為了調整電路層12與半導體元件30之間的間隔，間隔物20，係被介設於該些之間而將該些電性連接。在圖3中，係於電路層12上，並排於面方向地接合有2個間隔物20。

半導體元件30，係具備有半導體之電子零件。半導體元件30，係因應所需之功能，選擇IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、FWD(Free Wheeling Diode)等的各種半導體元件。在像這樣的半導體元件30中，係上面及下面設置有電極，並在電路層12與引線框架40之間成為電性連接狀態。在圖3中，半導體元件30被接合於2個間隔物20之各者，並在相互連接了該些半導體元件30的狀態下，設置有引線框架。

引線框架40，係由銅或銅合金所構成。引線框架40，係例如形成為由無氧銅或精銅之純銅抑或磷青銅等的銅合金所構成之帶板狀，厚度被設成為0.05mm以上3.0mm以下。而且，在功率模組用基板10之電路層12上，分別經由燒結銀接合層711~713接合有間隔物20、半導體元件30、引線框架40。如圖3所示，在本實施形態中，係將該些燒結銀接合層711~713中之接合半導體元件30與間隔物20之間的燒結銀接合層作為第1燒結銀接合層711，將連接半導體元件30與引線框架40之間的燒結銀接合層作為第2燒結銀接合層712，將接合間隔物20與電路層12之間的燒結銀接合層作為第3燒結銀接合層713，以區分各燒結銀接合層711~713。

又，為了藉由第3燒結銀接合層713接合間隔物20，從而在電路層12之接合面形成由金(Au)、銀(Ag)、鎳(Ni)等所構成的基底金屬層60。另外，雖省略圖示，但亦可在間隔物20、半導體元件30、引線框架40之各者的接合預定面，藉由鍍敷或濺鍍等來形成由金、銀、鎳等所構成的基底金屬層。

壓模樹脂50，係由環氧系樹脂等所構成。壓模樹脂50，係除了功率模組用基板10之散熱層13的背面以外，一體地密封散熱層13之側面、陶瓷基板11、電路層12、間隔物20、半導體元件30及引線框架40與半導體元件30之連接部分的周邊。引線框架40之端部，係從壓模樹脂50被引出至外部。

＜第1實施形態之製造方法＞　　其次，說明關於製造像這樣所構成之功率模組100的方法。該功率模組製造方法，係如圖1所示，形成功率模組用基板10[功率模組用基板形成工程]，並在其功率模組用基板10之電路層12的接合預定面形成基底金屬層60[基底金屬層形成工程]。其後，在電路層12形成依序層積有間隔物20、半導體元件30、引線框架40的層積體[層積體形成工程]，並在統括地接合該些層積體[統括接合工程]後，藉由壓模樹脂50進行樹脂密封[樹脂密封工程]，藉此予以形成。以下，以工程順序進行說明。

[功率模組用基板形成工程] 　　如圖2A所示，在陶瓷基板11之各面，經由焊材15層積作為電路層12的鋁板12’與作為散熱層13的鋁板13’。而且，在加壓至層積方向的狀態下，對該些層積構造體進行加熱而使焊材15熔融，藉此，接合各自的鋁板12’，13’與陶瓷基板11，以形成具有電路層12與散熱層13的功率模組用基板10(參閱圖2B)。具體而言，係在加壓層積構造體的狀態下被放入爐，於真空氛圍中，以610℃以上650℃以下的溫度來加熱1分~60分。

[基底金屬層形成工程] 　　在層積體形成工程之前，在電路層12之接合預定面，形成由金、銀、鎳等所構成的基底金屬層60。基底金屬層15，係可藉由將金、銀、鎳等以鍍敷或濺鍍形成為薄膜狀的方式來獲得。又，電路層12之表面的基底金屬層60，係亦可藉由塗佈含有玻璃之銀膠而進行燒成的方式來形成。

(含有玻璃之銀膠所致之基底金屬層形成方法) 　　說明在電路層12之表面，藉由含有玻璃之銀膠來形成基底金屬層60的方法。含有玻璃之銀膠，係含有銀粉末、玻璃(無鉛玻璃)粉末、樹脂、溶劑及分散劑，由銀粉末與玻璃粉末所構成之粉未成分的含有量被設成為含有玻璃之銀膠整體的60質量%以上90質量%以下，殘餘部分被設成為樹脂、溶劑、分散劑。銀粉末，係其粒徑被設成為0.05μm以上1.0μm以下，例如平均粒徑0.8μm者較佳。玻璃粉末，係作為主成分，被設成為包含氧化鉍(Bi₂ O₃ )、氧化鋅(ZnO)、氧化硼(B₂ O₃ )、氧化鉛(PbO₂ )、氧化磷(P₂ O₅ )的任1種或2種以上者，其玻璃轉移溫度被設成為300℃以上450℃以下，軟化溫度被設成為600℃以下，結晶化溫度被設成450℃以上。　　例如，含有氧化鉛與氧化鋅與氧化硼，平均粒徑0.5μm之玻璃粉末較佳。

又，銀粉末之重量A與玻璃粉末之重量G的重量比A/G，係被調整成80/20~99/1的範圍內，例如A/G= 80/5。溶劑，係沸點為200℃以上者較佳，例如可使用二乙二醇二丁基醚。樹脂，係調整含有玻璃之銀膠的黏度者，被350℃以上分解較佳。例如，可使用乙基纖維素。又，可適當添加二羧酸系之分散劑。亦可不添加分散劑而構成含有玻璃之銀膠。

該含有玻璃之銀膠，係藉由下述方式而製造出：將「混合有銀粉末與玻璃粉末之混合粉末」和「混合有溶劑與樹脂之有機混合物」，藉由混合器來與分散劑一起進行預備混合，並在一面藉由輥軋機揉搓所獲得的預備混合物，一面進行混合後，藉由電糊過濾機來過濾所獲得的混練物。該含有玻璃之銀膠，係其黏度被調整成10Pa･s以上500Pa･s以下，更佳為50Pa･s以上300Pa･s以下。

將該含有玻璃之銀膠，藉由網版印刷法等來塗佈於電路層12的接合預定面，並在乾燥後，以350℃以上645℃以下的溫度燒成1分以上60分以下的時間。藉此，如圖4所示，形成有玻璃層61與銀層62之二層構造的基底金屬層60，該玻璃層61，係被形成於接合預定面側，該銀層62，係被形成於該玻璃層61上。在形成玻璃層61之際，自然產生於電路層12之表面的鋁氧化被膜12a會被熔融去除，從而在電路層12直接形成玻璃層61，並在該玻璃層61上形成銀層62。藉由該玻璃層61被堅固地固著於電路層12的方式，銀層62會被確實地保持固定於電路層12上。

在玻璃層61中，含有銀或鋁之至少一方的導電性粒子(結晶性粒子)63被分散。導電性粒子63，係被推測為在燒成之際，析出於玻璃層61內部者。又，在銀層62之內部，微細之玻璃粒子64亦被分散。該玻璃粒子64，係被推測為在銀粒子之燒成進行的過程中，所殘存之玻璃成分產生凝聚者。

像這樣所形成的基底金屬層60中之銀層62的平均結晶粒徑被調整成0.5μm以上3.0μm以下的範圍內。在此，在加熱溫度未滿350℃及加熱溫度之保持時間未滿1分的情況下，燒成變得不充分，恐有無法充分形成基底金屬層60之虞。另一方面，在加熱溫度超過645℃的情況及加熱溫度之保持時間超過60分的情況下，燒成會過度進行，恐有在熱處理後所形成的基底金屬層60中之銀層62的平均結晶粒徑無法成為0.5μm以上3.0μm以下的範圍內之虞。

另外，為了確實形成基底金屬層60，從而將熱處理時之加熱溫度的下限設成為400℃以上為較佳，且設成為450℃以上為更佳。又，加熱溫度之保持時間，係設成為5分以上為較佳，且設成為10分為更佳。另外一方，為了確實抑制燒成之進行，從而將熱處理時之加熱溫度設成為600℃以下為較佳，且設成為575℃以下為更佳。又，將加熱溫度之保持時間設成為45分以下為較佳，且設成為30分以下為更佳。

[層積體形成工程] 　　基底金屬層形成工程後，在形成有基底金屬層60的電路層12、間隔物20、半導體元件30、引線框架40之間，形成由銀膠所構成的銀膠層701~703，並形成層積有該些之層積體。如圖2C所示，將該些銀膠層701~703中之被形成於半導體元件30與間隔物20之間的銀膠層作為第1銀膠層701，將被形成於半導體元件30與引線框架40之間的銀膠層作為第2銀膠層702，將被形成於間隔物20與電路層12之間的銀膠層作為第3銀膠層703，以區分各銀膠層701~ 703。

銀膠層701~703，係塗佈銀膠而形成之層，該銀膠，係含有粒徑0.05μm~100μm的銀粉末、樹脂、溶劑而形成。作為銀膠所使用之樹脂，係可使用乙基纖維素等。作為銀膠所使用之溶劑，係可使用α-松油醇等。作為銀膠之組成，係亦可使銀粉末之含有量成為銀膠整體的60質量%以上92質量%以下，使樹脂之含有量成為銀膠整體的1質量%以上10質量%以下，使殘餘部分成為溶劑。

又，在銀膠中，係亦可使甲酸銀、乙酸銀、丙酸銀、安息香酸銀、草酸銀等的羧酸系金屬鹽等的有機金屬化合物粉末含有銀膠整體的0質量%以上10質量%以下。又，因應所需，亦可使醇或有機酸等的還原劑相對於銀膠整體含有0質量%以上10質量%以下。另外，該銀膠，係其黏度被調整成10Pa･s以上100Pa･s以下，更佳為30Pa･s以上80Pa･s以下。

例如如圖2C所示，藉由例如網版印刷法等，將該銀膠分別塗佈於電路層12之基底金屬層60上、間隔物20之表面、引線框架40之表面而進行乾燥，藉此，形成銀膠層701~703。該些銀膠層701~703，係只要在接合時被形成於相對向之接合預定面的任一表面即可。在圖2C所示的例子中，在電路層12之表面、間隔物20之與半導體元件30相對向之側的表面、引線框架40之與半導體元件30相對向之側的表面，分別形成有銀膠層701~703。

另外，作為銀膠層701~703，亦可使用以銀粉末代替氧化銀粉末的銀膠。該銀膠，係含有氧化銀粉末與還原劑與樹脂與溶劑，並且，除了該些之外，含有有機金屬化合物粉末。氧化銀粉末之含有量被設成為銀膠整體的60質量%以上92質量%以下，還原劑之含有量被設置為銀膠整體的5質量%以上15質量%以下，有機金屬化合物粉末之含有量被設成為銀膠整體的0質量%以上10質量%以下，殘餘部分被設成為溶劑。

而且，如圖2C所示，將間隔物20重疊於電路層12之第3銀膠層703上，且將半導體元件30重疊於其間隔物20之第1銀膠層701上，且將引線框架40之第2銀膠層702重疊於其半導體元件30上，使該些成為層積狀態而形成層積體。

[統括接合工程] 　　在層積體形成工程後，在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用於層積方向的狀態下，將層積體加熱至180℃以上350℃以下的加熱溫度。其加熱溫度之保持時間，係只要為1分以上60分以下的範圍內即可。藉由該熱處理，燒結銀膠層701~703，在電路層12、間隔物20、半導體元件30、引線框架40的相互間形成燒結銀接合層711~713。詳細而言，係燒結第1銀膠層701而形成使該第1銀膠層701燒結的第1燒結銀接合層711，並且燒結第2銀膠層702而形成使第2銀膠層702燒結的第2燒結銀接合層712。又，燒結第3銀膠層703而形成使該第3銀膠層703燒結的第3燒結銀接合層713。而且，藉由該些燒結銀接合層711~713，統括而同時地接合電路層12、間隔物20、半導體元件30及引線框架40。

另外，在使用了由包含氧化銀與還原劑之銀膠所構成的銀膠層701~703之情況下，在接合(燒成)時，藉由氧化銀還原而析出之還原銀粒子會變成非常微細，例如粒徑10nm~1μm。因此，可形成緻密之燒結銀接合層711~713，從而更堅固地接合電路層12、間隔物20、半導體元件30及引線框架40。

[樹脂封裝工程] 　　如以上般，在將間隔物20、半導體元件30及引線框架40接合於功率模組用基板10後，除了功率模組用基板10之散熱層13的下面以外，藉由壓模樹脂50一體地密封功率模組用基板10、間隔物20、半導體元件30及引線框架40的連接部分附近。具體而言，係例如使用由環氧樹脂等所構成的密封材料，藉由轉移模製方法，形成並密封壓模樹脂50。引線框架40之外側端部，係從壓模樹脂50露出。

像這樣所製造之功率模組100，係由於半導體元件30在被夾置於高剛性之功率模組用基板10與引線框架40之間的狀態下予以接合且加壓，因此，可抑制翹曲之產生。因此，不會使半導體元件30損壞，半導體元件30、功率模組用基板10、間隔物20及引線框架40，係可獲得良好的接合狀態。又，可將間隔物20、半導體元件30、引線框架40一次接合於功率模組用基板10，且製造亦變得容易。

2.第2實施形態　　圖5，係表示第2實施形態之功率模組101。在該第2實施形態之功率模組101中，係在功率模組用基板10具備有散熱片80。具備有該散熱片80之功率模組用基板10，係指在與第1實施形態相同之功率模組用基板10的散熱層13接合有由銅或銅合金所構成的散熱片80者。散熱片80，係例如由無氧銅或精銅等的純銅抑或Cu-Zr合金等的銅合金所構成。

散熱片80，係具有：平板狀之頂板部81；及多數個銷狀散熱片82，一體地突出形成於其頂板部81的一面。頂板部81之厚度，係被設成為0.6mm以上6.0mm以下。而且，將與該散熱片80之頂板部81的銷狀散熱片82相反側之表面和散熱層13接合。藉由擴散接合，將該些散熱片80與散熱層13接合。在該擴散接合中，係藉由下述而進行：使0.3MPa以上10MPa以下之加壓力作用於層積方向，且加熱至400℃以上550℃以下的溫度。

具備該散熱片80之功率模組用基板10的情況雖亦省略圖示，但與第1實施形態相同地，在電路層12、間隔物20、半導體元件30、引線框架40之間，形成銀膠層701~703且層積該些而形成層積體[層積體形成工程]。而且，在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用於該些層疊體的層積方向之狀態下，加熱至180℃以上350℃以下之溫度1分以上60分以下的保持時間，藉此，統括地接合該些[統括接合工程]。

另外，在由鋁或鋁合金所構成的電路層12中，係在統括接合之前，形成有由金、銀、鎳等所構成的基底金屬層60。間隔物20、半導體元件30、引線框架40，雖係不需設置基底金屬層60，但亦可在各自之接合預定面形成由金、銀、鎳等所構成的基底金屬層。　　而且，在統括接合工程後，藉由壓模樹脂50一體地進行密封直至散熱片80之頂板部81的上面[樹脂封裝工程]，藉此，製造圖5所示之功率模組101。

在具備該散熱片80之功率模組101的情況下，由於散熱片80為高剛性，因此，防止翹曲之效果變得更高。

在圖5所示的例子中，散熱片80，雖係設成為在頂板部81具有銷狀散熱片82之構造，但亦可設成為具有板狀散熱片者、經由分隔壁而設置有複數個冷卻流路的多孔管狀者、在一個扁平之流路內設置有波紋狀的散熱片者、抑或僅由不具有散熱片之平板狀的頂板部81所構成者等，以代替銷狀散熱片82。

此外，本發明，係並不限定於上述實施形態者，可在不脫離發明之主要內容的範圍下進行各種變更。

例如，即便在任一實施形態中，雖亦設置有間隔物20，但在不需調整引線框架40之位置的情況下等，係亦可不設置間隔物。

又，即便在任一實施形態中，雖亦將間隔物20配置於第1銀膠層701與電路層12之間，但間隔物20，係亦可配置於第2銀膠層702與引線框架40之間。在該情況下，在層積體形成工程中，在間隔物20與引線框架40形成第3銀膠層703。藉此，可在統括接合工程中，燒結第3銀膠層703而形成使第3銀膠層703燒結的第3燒結銀接合層，並可同時接合功率模組用基板10、半導體元件30、間隔物20及引線框架40。實施例

製作了如下述三種類的功率模組：「不設置間隔物，將半導體元件、引線框架統括地接合於功率模組用基板之電路層上的功率模組(實施形態1)」、「經由間隔物，將半導體元件、引線框架統括地接合於功率模組用基板之電路層上的功率模組(實施形態2)」、「經由間隔物，將半導體元件、引線框架統括地接合於具備有散熱片之功率模組用基板之電路層上的功率模組(實施形態3)」。

在任一中，功率模組用基板，係使用厚度0.635mm的氮化鋁作為陶瓷基板，使用厚度0.4mm之純度99.99%的鋁作為電路層，使用厚度2.0mm的無氧銅作為間隔物，使用厚度0.15mm的矽晶片作為半導體元件，使用厚度1.0mm的無氧銅作為引線框架。

電路層表面之基底金屬層，係使用上述的含有玻璃之銀膠而形成，如圖2C所示，在塗佈銀膠後，進行層積而統括接合。改變接合時之加熱溫度與接合時之加壓力，製作複數個試樣，並確認有無接合性、構件的損壞、半導體元件的損壞(元件的損壞)。

接合性，係使用insight公司製之超音波影像診斷裝置，以取得接合界面的超音波探傷影像，在接合率為90%以上的情況下設成為「良」，在未滿90%的情況下設成為「不良」。

有無構件之損壞，係觀察電路層之變形程度，將正常的情況設成為「良」，將在端部見到壓潰的情況設成為「不良」。

有無半導體元件之損壞，係使用insight公司製之超音波影像診斷裝置，將在半導體元件見到裂縫之機率為10%以下的情況設成為「良」，將在半導體元件見到裂縫之機率為超過10%的情況設成為「不良」。

將該些結果表示於表1。

從該表1可知，藉由在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用的狀態下，以180℃以上350℃以下之加熱溫度進行統括接合的方式，無法確定接合性良好且構件之損壞或半導體元件之損壞。產業上之可利用性

由於統括地接合電路層、半導體元件引線框架，因此，可消解翹曲的問題而不發生接合不良或電子零件之損傷等地進行接合，而且可將該些層積而一次進行接合，故，電子零件安裝模組之製造亦變得容易。

10‧‧‧功率模組用基板(絕緣電路基板)11‧‧‧陶瓷基板12‧‧‧電路層13‧‧‧散熱層15‧‧‧焊材20‧‧‧間隔物30‧‧‧半導體元件(電子零件)40‧‧‧引線框架50‧‧‧壓模樹脂60‧‧‧基底金屬層61‧‧‧玻璃層62‧‧‧銀層701‧‧‧第1銀膠層702‧‧‧第2銀膠層703‧‧‧第3銀膠層711‧‧‧第1燒結銀接合層712‧‧‧第2燒結銀接合層713‧‧‧第3燒結銀接合層80‧‧‧散熱片100，101‧‧‧功率模組(電子零件安裝模組)

[圖1] 表示本發明之第1實施形態之功率模組之製造方法的流程圖。　　[圖2A] 說明第1實施形態的製造方法中之功率模組用基板形成工程的剖面圖。　　[圖2B] 功率模組用基板的剖面圖。　　[圖2C] 說明統括接合工程的剖面圖。　　[圖3] 由第1實施形態的製造方法所製造之功率模組的剖面圖。　　[圖4] 說明基底金屬層的放大剖面圖。　　[圖5] 藉由本發明之第2實施形態的製造方法所製造之功率模組的剖面圖。

Claims

一種電子零件安裝模組之製造方法，係具有：　　層積體形成工程，在具有電路層之絕緣電路基板的該電路層與電子零件的一面之間，形成由銀膠所構成的第1銀膠層，該電路層，係由陶瓷基板及被接合於該陶瓷基板的鋁或鋁合金所構成，並且在前述電子零件的另一面與由銅或銅合金所構成的引線框架之間，形成由銀膠所構成的第2銀膠層，以形成該些層積體；及　　統括接合工程，在前述層積體形成工程後，在使1MPa以上20MPa以下之加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至180℃以上350℃以下的加熱溫度，藉此，燒結前述第1銀膠層而形成使該第1銀膠層燒結的第1燒結銀接合層，並且燒結前述第2銀膠層而形成使該第2銀膠層燒結的第2燒結銀接合層，統括地接合前述電路層、前述電子零件及前述引線框架。
如申請專利範圍第1項之電子零件安裝模組之製造方法，其中，　　前述絕緣電路基板，係具有：　　散熱層，由被接合於前述陶瓷基板之與前述電路層的接合面相反側的面之鋁或鋁合金所構成；及　　散熱片，由被接合於該散熱層的銅或銅合金所構成。
如申請專利範圍第1項之電子零件安裝模組之製造方法，其中，　　在前述層積體形成工程中，係進一步在前述第1銀膠層與前述電路層之間，配置由銅或銅合金所構成的間隔物，並且在該間隔物與前述電路層之間，形成由銀膠所構成的第3銀膠層，　　在前述統括接合工程中，係在使前述加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至前述加熱溫度，藉此，燒結前述第3銀膠層而形成使該第3銀膠層燒結的第3燒結銀接合層，同時地接合前述絕緣電路基板、前述間隔物、前述電子零件及前述引線框架。
如申請專利範圍第1項之電子零件安裝模組之製造方法，其中，　　在前述層積體形成工程中，係進一步在前述第2銀膠層與前述引線框架之間，配置由銅或銅合金所構成的間隔物，並且在該間隔物與前述引線框架之間，形成由銀膠所構成的第3銀膠層，　　在前述統括接合工程中，係在使前述加壓力作用於層積方向的狀態下，將前述層積體加熱至前述加熱溫度，藉此，燒結前述第3銀膠層而形成使該第3銀膠層燒結的第3燒結銀接合層，同時地接合前述絕緣電路基板、前述電子零件、前述間隔物及前述引線框架。