JP2011233735A - 絶縁回路基板およびその製造方法、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストの安い絶縁回路基板およびその製造方法、絶縁回路基板を用いたパワーモジュール用ベースおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁回路基板４は、絶縁板５の一面に回路板６がろう付され、回路板６における絶縁板５にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部８を有する配線面９となされたものである。絶縁回路基板４の回路板６に、絶縁板５と回路板６とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板５と回路板６との間から配線面９側に流れるろう材流れ部分11が存在している。回路板６の配線面９における電子素子搭載部８とろう材流れ部分11との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部12を形成する。
【選択図】図１
【解決手段】絶縁回路基板４は、絶縁板５の一面に回路板６がろう付され、回路板６における絶縁板５にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部８を有する配線面９となされたものである。絶縁回路基板４の回路板６に、絶縁板５と回路板６とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板５と回路板６との間から配線面９側に流れるろう材流れ部分11が存在している。回路板６の配線面９における電子素子搭載部８とろう材流れ部分11との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部12を形成する。
【選択図】図１
Description
この発明は、絶縁回路基板およびその製造方法、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、たとえばパワーデバイスなどの電子素子が実装される絶縁回路基板およびその製造方法、ならびに絶縁回路基板に実装されたパワーデバイスなどの電子素子を冷却するのに用いられるパワーモジュール用ベースおよびその製造方法に関する。
この明細書において、「アルミニウム」という用語には、「純アルミニウム」と表現する場合を除いて、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
たとえばIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子（電子素子）からなるパワーデバイスを備えたパワーモジュールにおいては、半導体素子から発せられる熱を効率良く放熱して、半導体素子の温度を所定温度以下に保つ必要がある。そこで、従来、パワーデバイスを実装するパワーモジュール用ベースとして、アルミニウム製ヒートシンクおよびヒートシンクにろう付された絶縁回路基板からなり、絶縁回路基板が、ヒートシンクにろう付されたセラミック製絶縁板と、絶縁板におけるヒートシンクにろう付された面とは反対側の面にろう付されたアルミニウム製回路板とよりなり、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされているものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１記載のパワーモジュール用ベースは、絶縁回路基板の回路板の配線面における電子素子搭載部にパワーデバイスが実装されてパワーモジュールとして用いられる。そして、パワーデバイスから発せられた熱は、回路板および絶縁板を経てヒートシンクに伝えられ、放熱されるようになっている。
ところで、特許文献１記載のパワーモジュール用ベースは、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、隣り合うものどうしの間にろう材を配置した状態で積層し、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、加圧しつつ加熱してヒートシンクと絶縁板および絶縁板と回路板とをろう付することにより製造されている。
しかしながら、特許文献１記載のパワーモジュール用ベースの製造方法では、ヒートシンク、絶縁板および回路板を積層状態で加熱すると、ろう材は、まず外周縁部から溶融し始め、その後徐々に中央部に向けて熱が伝導し溶融が進んでいくので、ろう材の中央部を溶融させるまで加熱しようとすると、その前に、ろう材の外周縁部に存在しておりかつ既に溶融したろう材が、回路板と絶縁板との間からしみ出し、さらにその表面張力で凝集することによって、回路板の側面（ろう材流れ部分）を伝って配線面の電子素子搭載部まで流れるおそれがあった。
たとえばＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ合金系のろう材を用いて、純アルミニウムからなる回路板をセラミックスからなる絶縁板にろう付する場合には、溶融後に硬化したろう材は回路板よりも硬くなるので、回路板の配線面における電子素子搭載部まで流れて凝固したろう材が存在する部分に電子素子をはんだ付すると、電子素子の熱サイクル寿命を低下させるおそれがある。
そこで、このような問題を解決したパワーモジュール用ベースの製造方法として、セラミック製絶縁板の一面とアルミニウム製回路板とをろう付すると同時に、絶縁板の他面とアルミニウム製伝熱板とをろう付して絶縁回路基板を製造した後に、絶縁回路基板の伝熱板をヒートシンクにろう付またははんだ付する方法が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２記載の方法において、絶縁板と回路板および伝熱板とのろう付は、絶縁板と回路板および伝熱板との間にろう材層を配置して行われるが、当該ろう材層としては、表面に回路板の外周縁部が配置される外周部分と、この外周部分に囲まれた内側部分とを備えており、内側部分が、直径０．１μｍ以下の超微粒子粉末のろう材により形成され、外周部分が、内側部分のろう材よりも粒径が大きいろう材により形成されているものが用いられている。
しかしながら、特許文献２記載のパワーモジュール用ベースの製造方法では、絶縁板と回路板および伝熱板とのろう付に用いられるろう材層のコストが高くなり、絶縁回路基板およびパワーモジュール用ベースの製造コストが高くなるという問題がある。
この発明の目的は、上記問題を解決し、製造コストの安い絶縁回路基板およびその製造方法、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)絶縁板の一面に金属製回路板がろう付され、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在している絶縁回路基板であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部が形成されている絶縁回路基板。
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部が形成されている絶縁回路基板。
2)回路板の配線面に複数のろう材溜凹部が形成されており、隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔が１５ｍｍ以下である上記1)記載の絶縁回路基板。
3)回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝が形成されている上記1)または2)記載の絶縁回路基板。
4)ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる上記3)記載の絶縁回路基板。
5)上記1)〜4)のうちのいずれかに記載された絶縁回路基板の絶縁板における回路板がろう付された面とは反対側の面が、ヒートシンクにろう付されているパワーモジュール用ベース。
6)上記5)記載のパワーモジュール用ベースの絶縁回路基板における回路板の電子素子搭載部に、パワーデバイスがはんだ付されているパワーモジュール。
7)絶縁板の一面に金属製回路板がろう付され、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在している絶縁回路基板を製造する方法であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部を形成しておき、絶縁板と回路板とを、両者間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、絶縁板と回路板とを加圧しつつ加熱して両者をろう付することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部を形成しておき、絶縁板と回路板とを、両者間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、絶縁板と回路板とを加圧しつつ加熱して両者をろう付することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
8)回路板の配線面に複数のろう材溜凹部を形成しておき、隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔を１５ｍｍ以下とする上記7)記載の絶縁回路基板の製造方法。
9)回路板の全ろう材溜凹部の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たす上記7)または8)記載の絶縁回路基板の製造方法。
10)回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝を形成しておく上記7)〜9)のうちのいずれかに記載の絶縁回路基板の製造方法。
11)ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる上記10)記載の絶縁回路基板の製造方法。
12)絶縁板と回路板との加圧を、治具を用いて回路板を絶縁板側に押し付けることにより行い、当該治具の回路板に接触する面における少なくともろう材溜凹部と対応する部分に離型剤を塗布しておく上記7)〜11)のうちのいずれかに記載の絶縁回路基板の製造方法。
13)ヒートシンクおよびヒートシンクにろう付された絶縁回路基板からなり、絶縁回路基板が、ヒートシンクにろう付された絶縁板と、絶縁板におけるヒートシンクにろう付された面とは反対側の面にろう付された金属製回路板とよりなり、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在しているパワーモジュール用ベースを製造する方法であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜める複数のろう材溜凹部を形成しておき、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、隣り合うものどうしの間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、加圧しつつ加熱してヒートシンクと絶縁板および絶縁板と回路板とをろう付することを特徴とするパワーモジュール用ベースの製造方法。
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜める複数のろう材溜凹部を形成しておき、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、隣り合うものどうしの間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、加圧しつつ加熱してヒートシンクと絶縁板および絶縁板と回路板とをろう付することを特徴とするパワーモジュール用ベースの製造方法。
14)回路板の配線面に形成された隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔を１５ｍｍ以下とする上記13)記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
15)回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝を形成しておく上記13)または14)記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
16)ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる上記15)記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
17)ヒートシンク、絶縁板および回路板の加圧を、治具を用いて回路板を絶縁板およびヒートシンク側に押し付けることにより行い、当該治具の回路板に接触する面における少なくともろう材溜凹部と対応する部分に離型剤を塗布しておく上記13)〜16)のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
18)回路板の全ろう材溜凹部の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たす上記13)〜17)のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
19)治具の回路板に接触する面のろう材溜凹部と対応する部分に、ろう材溜凹部内に嵌る突起を設けておく上記13)〜17)のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
20)治具の突起の体積を、当該突起が嵌るろう材溜凹部の内容積よりも小さくしておき、突起の体積と当該突起が嵌るろう材溜凹部の内容積との差の合計をＺ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｚ／Ｙという関係を満たす上記19)記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
上記1)〜4)の絶縁回路基板によれば、回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部が形成されているので、当該絶縁回路基板の製造時の絶縁板と回路板とのろう付の際に、絶縁板と回路板との間に配置したろう材が溶融するとともに、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材はろう材溜凹部内に入ってここに溜められる。したがって、溶融後に硬化したろう材が、回路板の配線面における電子素子搭載部に存在することが抑制され、電子素子を電子素子搭載部にはんだ付した場合にも、電子素子の熱サイクル寿命の低下が抑制される。しかも、絶縁板と回路板とのろう付に、通常のろう材を用いることが可能になり、特許文献２記載の方法で製造された絶縁回路基板に比べて製造コストが安くなる。
上記2)の絶縁回路基板によれば、絶縁回路基板の製造時に、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記3)および4)の絶縁回路基板によれば、絶縁回路基板の製造時に、ろう材誘導溝の働きによって溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記5)のパワーモジュール用ベースによれば、当該パワーモジュール用ベースの製造時の絶縁板と回路板とのろう付の際に、絶縁板と回路板との間に配置したろう材が溶融するとともに、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材はろう材溜凹部内に入ってここに溜められる。したがって、溶融後に硬化したろう材が、回路板の配線面における電子素子搭載部に存在することが抑制され、電子素子を電子素子搭載部にはんだ付した場合にも、電子素子の熱サイクル寿命の低下が抑制される。しかも、絶縁板の回路板とのろう付に、通常のろう材を用いることが可能になり、特許文献２記載の方法で製造されたパワーモジュール用ベースに比べて製造コストが安くなる。
上記7)〜12)の絶縁回路基板の製造方法によれば、絶縁板と回路板とのろう付の際に、絶縁板と回路板との間に配置したろう材が溶融するとともに、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材はろう材溜凹部内に入ってここに溜められる。したがって、溶融後に硬化したろう材が、回路板の配線面における電子素子搭載部に存在することが抑制され、電子素子を電子素子搭載部にはんだ付した場合にも、電子素子の熱サイクル寿命の低下が抑制される。しかも、絶縁板の回路板とのろう付に、通常のろう材を用いることが可能になり、特許文献２記載の方法に比べて製造コストが安くなる。
上記8)の絶縁回路基板の製造方法によれば、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記9)の絶縁回路基板の製造方法によれば、絶縁回路基板の製造時の絶縁板と回路板とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に溜めることができるとともに、絶縁板と回路板とを良好にろう付することができる。
上記10)および11)の絶縁回路基板の製造方法によれば、ろう材誘導溝の働きによって、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記12)の絶縁回路基板の製造方法によれば、ろう材が凝固した後にも、治具を、比較的簡単に回路板から剥離させることができる。
上記13)〜20)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、絶縁板と回路板とのろう付の際に、絶縁板と回路板との間に配置したろう材が溶融するとともに、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材はろう材溜凹部内に入ってここに溜められる。したがって、溶融後に硬化したろう材が、回路板の配線面における電子素子搭載部に存在することが抑制され、電子素子搭載部にはんだ付したとしても、電子素子の熱サイクル寿命の低下が抑制される。しかも、絶縁板の回路板とのろう付に、通常のろう材を用いることが可能になり、特許文献２記載の方法に比べて製造コストが安くなる。
上記14)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、溶融ろう材が回路板のろう材流れ部分を通って回路板の配線面側に流れたとしても、当該溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記15)および16)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、ろう材誘導溝の働きによって、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に入れることができる。
上記17)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、ろう材が凝固した後にも、治具を、比較的簡単に回路板から剥離させることができる。
上記18)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、絶縁板と回路板とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に溜めることができるとともに、絶縁板と回路板とを良好にろう付することができる。
上記19)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、治具の突起がろう材溜凹部内に嵌ることによって、回路板のヒートシンクに対する位置決めを行うことができるので、生産性が向上するとともに、電子素子を搭載すべき電子素子搭載部を有する回路板のヒートシンクに対する位置精度を向上させることができる。
上記20)のパワーモジュール用ベースの製造方法によれば、絶縁板と回路板とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部内に溜めることができるとともに、絶縁板と回路板とを良好にろう付することができる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図１の上下、左右を上下、左右というものとする。
図１はこの発明による絶縁回路基板を備えたパワーモジュール用ベースにおける回路板の電子素子搭載部にパワーデバイスが実装されたパワーモジュールを示し、図２は絶縁回路基板を示す。また、図３および図４はパワーモジュール用ベースの製造方法を示す。
図１において、パワーモジュール(1)は、パワーモジュール用ベース(2)と、パワーモジュール用ベース(2)に実装されたパワーデバイス(3)（電子素子）とよりなる。
パワーモジュール用ベース(2)は、方形のセラミックス製絶縁板(5)、および絶縁板(5)の上面にろう付された方形のアルミニウム製回路板(6)（金属製回路板）からなる絶縁回路基板(4)と、絶縁回路基板(4)の絶縁板(5)がろう付されたアルミニウム製ヒートシンク(7)とからなる。なお、図１においては１つの絶縁回路基板(4)だけが図示されているが、ヒートシンク(7)には、複数の絶縁回路基板(4)がろう付されているのが一般的である。また、図１において、絶縁板(5)と回路板(6)とをろう付しているろう材、および絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付しているろう材の図示は省略する。
絶縁回路基板(4)の絶縁板(5)は、必要とされる絶縁特性、熱伝導率および機械的強度を満たしていれば、どのようなセラミックから形成されていてもよいが、たとえばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４などにより形成される。回路板(6)は、導電性に優れたアルミニウム、銅などの金属により形成されるが、電気伝導率が高く、変形能が高く、しかも半導体素子とのはんだ付け性に優れた純度の高い純アルミニウムにより形成されていることが好ましい。
図２に示すように、絶縁回路基板(4)の回路板(6)の上面、すなわち絶縁板(5)にろう付された面とは反対側の面は、複数、ここでは２つの電子素子搭載部(8)を有する配線面(9)となっている。回路板(6)の周面は、絶縁板(5)と回路板(6)とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板(5)と回路板(6)との間から配線面(9)側に流れるろう材流れ部分(11)となっている。そして、回路板(6)の配線面(9)における電子素子搭載部(8)とろう材流れ部分(11)との間に、平面から見て円形であり、かつろう材を溜める複数のろう材溜凹部(12)が、点在するように相互に間隔をおいて形成されている。ろう材溜凹部(12)は、回路板(6)の４角部および各辺部の長さ方向の中間部に形成されており、回路板(6)の各辺部の長さ方向の中間部に形成されたろう材溜凹部(12)は、２つの電子素子搭載部(8)間に位置している。隣り合う２つのろう材溜凹部(12)間の間隔(P)は１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ここでは、隣り合う２つのろう材溜凹部(12)からなるすべての対において、隣り合う２つのろう材溜凹部(12)間の間隔(P)は等しくなっているが、少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっていてもよい。少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっている場合であっても、すべての上記間隔が１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。図示は省略したが、ろう材溜凹部(12)内には、絶縁板(5)と回路板(6)とのろう付時に流入した溶融ろう材が凝固して溜まっている。
ヒートシンク(7)は、複数の冷却流体通路(13)が並列状に設けられた偏平中空状であり、熱伝導性に優れるとともに、軽量であるアルミニウムにより形成されていることが好ましい。冷却流体としては、液体および気体のいずれを用いてもよい。
パワーデバイス(3)は、絶縁回路基板(4)の回路板(6)の配線面(9)における電子素子搭載部(8)上にはんだ付けされており、これによりパワーモジュール用ベース(2)に実装されている。パワーデバイス(3)から発せられる熱は、回路板(6)および絶縁板(5)を経てヒートシンク(7)に伝えられ、冷却流体通路(13)内を流れる冷却流体に放熱されるようになっている。
以下、パワーモジュール用ベース(2)の製造方法について、図３および図４を参照して説明する。
まず、ヒートシンク(7)上に、絶縁板(5)を配置するとともに、絶縁板(5)上に、複数のろう材溜凹部(12)を有する回路板(6)を配置する。図示は省略したが、ヒートシンク(7)と絶縁板(5)との間、および絶縁板(5)と回路板(6)との間にはそれぞれアルミニウムろう材層を設けておく。ろう材層は、たとえばＳｉ１０質量％、Ｍｇ１質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウムろう材からなる。ヒートシンク(7)と絶縁板(5)との間に配置されるろう材層は、アルミニウムろう材からなる箔や、心材の両面にろう材層が形成されたアルミニウムブレージングシートなどからなる。絶縁板(5)と回路板(6)との間に配置されるろう材層は、アルミニウムろう材からなる箔や、心材の両面にろう材層が形成されたアルミニウムブレージングシートからなる。また、絶縁板(5)と回路板(6)との間に配置されるろう材層は、回路板(6)の下面に予めクラッドされていてもよい。
ついで、回路板(6)の上方に、回路板(6)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を、上方から加圧する治具(15)を配置する（図４(a)参照）。治具(15)の下面、すなわち回路板(6)に接触する面のろう材溜凹部(12)と対応する部分に、ろう材溜凹部(12)内に嵌る突起(16)を形成しておく。治具(15)の突起(16)の体積は、当該突起(16)が嵌るろう材溜凹部(12)の内容積よりも小さくなっている。また、治具(15)の突起(16)の周面および治具(15)の下面における突起(16)の近傍、すなわち治具(15)の下面における少なくともろう材溜凹部(12)と対応する部分に、カーボン、ボロンナイトライドなどからなる離型剤(17)を塗布しておく。
ついで、突起(16)をろう材溜凹部(12)に嵌めるとともに、治具(15)の下面を回路板(6)の上面に接触させる（図３および図４(b)参照）。ここで、治具(15)の突起(16)の体積と当該突起(16)が嵌るろう材溜凹部(12)の内容積との差の合計、すなわち各ろう材溜凹部(12)において突起(16)で満たされていない空間(12a)の内容積の合計をＺ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｚ／Ｙという関係を満たしていることが好ましく、０．３≦Ｚ／Ｘ≦５という関係を満たしていることが望ましい。当該関係を満たしていると、絶縁板(5)と回路板(6)とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部(12)内に溜めることができるとともに、十分な量のろう材を絶縁板(5)と回路板(6)とのろう付に用いることができて両者を良好にろう付することができる。
その後、治具(15)により回路板(6)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を加圧した状態にして仮止めしたものを真空雰囲気とされた加熱炉中に入れ、適当な温度に適当な時間加熱し、回路板(6)と絶縁板(5)とをろう付することにより絶縁回路基板(4)を製造すると同時に、絶縁回路基板(4)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベース(2)を製造する。
回路板(6)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を加圧した状態にして仮止めしたものを真空雰囲気とされた加熱炉中に入れ、適当な温度に適当な時間加熱した際に、回路板(6)と絶縁板(5)との間のろう材層を形成するろう材が溶融し、溶融ろう材が、回路板(6)と絶縁板(5)との間から外側にしみ出し、さらにその表面張力で凝集することによって、回路板(6)のろう材流れ部分(11)を伝って上方に流れて配線面(9)に至る。回路板(6)の配線面(9)に至った当該溶融ろう材は、治具(15)の突起(16)の周面とろう材溜凹部(12)の開口縁との間の隙間を通ってろう材溜凹部(12)内に入り、ろう材溜凹部(12)内に溜められる。したがって、溶融後に硬化したろう材が、回路板(6)の配線面(9)における電子素子搭載部(8)に存在することが抑制される。
上記実施形態においては、回路板(6)に複数のろう材溜凹部(12)が形成され、治具(15)の下面における各ろう材溜凹部(12)と対応する部分に、ろう材溜凹部(12)内に嵌る突起(16)が形成されているので、ヒートシンク(7)に対する回路板(6)の位置決めを行うことができ、その結果生産性が向上するとともに、回路板(6)のヒートシンク(7)に対する位置精度を向上させることができる。しかしながら、治具(15)の突起(16)は必ずしも必要としない。この場合には、回路板(6)の全ろう材溜凹部(12)の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たしていることが好ましく、０．３≦Ｘ／Ｙ≦５という関係を満たしていることが望ましい。また、この場合も、治具(15)の下面における少なくともろう材溜凹部(12)と対応する部分に、カーボン、ボロンナイトライドなどからなる離型剤(17)を塗布しておくことが好ましい。
図１に示すパワーモジュールにおいて、絶縁回路基板(4)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)との間に、複数の貫通穴が形成された板状のアルミニウム製応力緩和部材が配置されて絶縁板(5)およびヒートシンク(7)にろう付されていてもよい。この場合、応力緩和部材として、芯材と、芯材の両面を覆うろう材製皮材とからなるアルミニウムブレージングシートからなるものを用いることが好ましい。
図５〜図９は絶縁回路基板の変形例を示す。
図５に示す絶縁回路基板(20)の回路板(21)には、溶融ろう材を、ろう材流れ部分(11)からろう材溜凹部(12)に誘導するろう材誘導溝(22)が形成されている。ろう材誘導溝(22)は、回路板(21)の各側面(21a)に形成されかつ各側面(21a)の長さ方向にのびる凹溝(23)と、凹溝(23)とろう材溜凹部(12)とを通じさせる連通溝(24)とよりなる。隣り合う側面(21a)の凹溝(23)どうしは連なっている。連通溝(24)は、ろう材溜凹部(12)と同数形成されている。
その他の構成は、図２に示す絶縁回路基板(4)と同じであり、絶縁回路基板(20)および絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースは、図１に示す絶縁回路基板(4)およびパワーモジュール用ベース(2)と同様にして製造される。
図６に示す絶縁回路基板(25)の回路板(26)の配線面(9)における電子素子搭載部(8)とろう材流れ部分(11)との間に、複数のろう材溜凹部(27)が間隔をおいて形成されている。ろう材溜凹部(27)は、方形の回路板(26)の各辺部寄りの部分に、それぞれ各辺部の長さ方向にのびるように形成されている。隣り合う２つのろう材溜凹部(27)間の間隔(P)は１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ここでは、隣り合う２つのろう材溜凹部(27)からなるすべての対において、隣り合う２つのろう材溜凹部(27)間の間隔(P)は等しくなっているが、少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっていてもよい。少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっている場合であっても、すべての上記間隔が１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。
その他の構成は、図２に示す絶縁回路基板(4)と同じであり、絶縁回路基板(25)および絶縁回路基板(25)を備えたパワーモジュール用ベースは、図１に示す絶縁回路基板(4)およびパワーモジュール用ベース(2)と同様にして製造される。なお、製造の際に、回路板(26)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を上方から加圧する治具の下面には、各ろう材溜凹部(27)内に嵌る突起が設けられる場合と、設けられない場合とがある。
図７に示す絶縁回路基板(30)の回路板(31)には、溶融ろう材を、ろう材流れ部分(11)からろう材溜凹部(27)に誘導するろう材誘導溝(32)が形成されている。ろう材誘導溝(32)は、回路板(31)の各側面(31a)に形成されかつ各側面(31a)の長さ方向にのびる凹溝(33)と、凹溝(33)とろう材溜凹部(27)とを通じさせる連通溝(34)とよりなる。隣り合う側面(31a)の凹溝(33)どうしは連なっている。連通溝(34)は、各凹溝(33)の長さ方向に間隔をおいて複数形成されている。
その他の構成は、図６に示す絶縁回路基板(25)と同じであり、絶縁回路基板(30)および絶縁回路基板(30)を備えたパワーモジュール用ベースは、図６に示す絶縁回路基板(25)および絶縁回路基板(25)を備えたパワーモジュール用ベースと同様にして製造される。
図８に示す絶縁回路基板(35)の回路板(36)の配線面(9)における電子素子搭載部(8)とろう材流れ部分(11)との間に、平面から見て円形であり、かつろう材を溜める複数のろう材溜凹部(37)が、点在するように相互に間隔をおいて形成されている。ろう材溜凹部(37)は、方形の回路板(36)の各辺部寄りの部分に、それぞれ各辺部の長さ方向に間隔をおいて形成されている。隣り合う２つのろう材溜凹部(37)間の間隔(P)は１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ここでは、隣り合う２つのろう材溜凹部(37)からなるすべての対において、隣り合う２つのろう材溜凹部(37)間の間隔(P)は等しくなっているが、少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっていてもよい。少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっている場合であっても、すべての上記間隔が１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。
また、絶縁回路基板(35)の回路板(36)の配線面(9)における隣り合う電子素子搭載部(8)間には、両側の電子素子搭載部(8)の長さ方向にのびる凹溝(38)が形成されている。凹溝(38)も、ろう材流れ部分(11)を流れて配線面(9)に至ったろう材を溜める機能を有する。
その他の構成は、図２に示す絶縁回路基板(4)と同じであり、絶縁回路基板(35)および絶縁回路基板(35)を備えたパワーモジュール用ベースは、図１に示す絶縁回路基板(4)およびパワーモジュール用ベース(2)と同様にして製造される。なお、製造の際に、回路板(36)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を上方から加圧する治具の下面には、各ろう材溜凹部(37)内に嵌る突起が設けられる場合と、設けられない場合とがある。
図９に示す絶縁回路基板(40)の絶縁板(5)には、複数、ここでは２つの回路板(41)が間隔をおいてろう付されている。各回路板(41)の上面は、１つの電子素子搭載部(42)を有する配線面(43)となっている。各回路板(41)および電子素子搭載部(42)は異形であり、平面から見て略Ｌ形となっている。各回路板(41)の周面が、絶縁板(5)と回路板(41)とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板(5)と回路板(41)との間から配線面(43)側に流れるろう材流れ部分(11)となっている。そして、回路板(41)の配線面(43)における電子素子搭載部(42)とろう材流れ部分(11)との間に、平面から見て円形であり、かつろう材を溜める複数のろう材溜凹部(44)が、点在するように相互に間隔をおいて形成されている。ろう材溜凹部(44)は、回路板(41)の周縁よりの部分に周方向に間隔をおいて複数形成されている。隣り合う２つのろう材溜凹部(44)間の間隔(P)は１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。ここでは、隣り合う２つのろう材溜凹部(44)からなるすべての対において、隣り合う２つのろう材溜凹部(44)間の間隔(P)は等しくなっているが、少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっていてもよい。少なくとも１つの対における上記間隔が、他の対における上記間隔と異なっている場合であっても、すべての上記間隔が１５ｍｍ以下であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍであることが望ましい。
その他の構成は、図２に示す絶縁回路基板(4)と同じであり、絶縁回路基板(40)および絶縁回路基板(40)を備えたパワーモジュール用ベースは、図１に示す絶縁回路基板(4)およびパワーモジュール用ベース(2)と同様にして製造される。なお、製造の際に、回路板(41)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を上方から加圧する治具の下面には、各ろう材溜凹部(44)内に嵌る突起が設けられる場合と、設けられない場合とがある。
図８および図９に示す絶縁回路基板(35)(40)において、回路板(36)(41)には、溶融ろう材を、ろう材流れ部分(11)からろう材溜凹部(37)(44)に誘導するろう材誘導溝が形成されていてもよい。ろう材誘導溝は、たとえば回路板(36)(41)の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部(37)(44)とを通じさせる連通溝とからなる。
図５〜図９に示す絶縁回路基板(20)(25)(30)(35)(40)の回路板(21)(26)(31)(36)(41)は、図２に示す絶縁回路基板(4)の回路板(6)と同様な材料で形成される。
また、図５〜図９に示す絶縁回路基板(20)(25)(30)(35)(40)を備えたパワーモジュール用ベースの場合にも、絶縁回路基板(20)(25)(30)(35)(40)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)との間に、複数の貫通穴が形成された板状のアルミニウム製応力緩和部材が配置されて絶縁板(5)およびヒートシンク(7)にろう付されていてもよい。
図６〜図９に示す絶縁回路基板(25)(30)(35)(40)および絶縁回路基板(25)(30)(35)(40)を備えたパワーモジュール用ベースを製造する際に、突起を有する治具を用いる場合、治具の突起の体積を、当該突起が嵌るろう材溜凹部(27)(37)(44)の内容積よりも小さくしておくことが好ましい。そして、突起の体積と当該突起が嵌るろう材溜凹部(27)(37)(44)の内容積との差の合計をＺ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｚ／Ｙという関係を満たしていることが好ましく、０．３≦Ｚ／Ｙ≦５という関係を満たしていることが望ましい。当該関係を満たしていると、絶縁板(5)と回路板(26)(31)(36)(41)とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部(27)(37)(44)内に溜めることができるとともに、十分な量のろう材を絶縁板(5)と回路板(26)(31)(36)(41)とのろう付に用いることができて両者を良好にろう付することができる。
一方、図５〜図９に示す絶縁回路基板(20)(25)(30)(35)(40)および絶縁回路基板(20)(25)(30)(35)(40)を備えたパワーモジュール用ベースを製造する際に、突起を持たない治具を用いる場合、全ろう材溜凹部(12)(27)(37)(44)の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たしていることが好ましく、０．３≦Ｘ／Ｙ≦５という関係を満たしていることが望ましい。当該関係を満たしていると、絶縁板(5)と回路板(21)(26)(31)(36)(41)とのろう付の際に、溶融ろう材を効果的にろう材溜凹部(12)(27)(37)(44)内に溜めることができるとともに、十分な量のろう材を絶縁板(5)と回路板(21)(26)(31)(36)(41)とのろう付に用いることができて両者を良好にろう付することができる。
次に、この発明の具体的実施例を比較例とともに述べる。
実施例１
この実施例は、図１に示すパワーモジュール用ベースを製造したものである。
この実施例は、図１に示すパワーモジュール用ベースを製造したものである。
厚み：０．６ｍｍ、縦：２０ｍｍ、横：２０ｍｍのＡｌＮ製絶縁板(5)と、純度９９．９９wt％の純アルミニウムからなりかつ厚み：０．６ｍｍ、縦：１７ｍｍ、横：１７ｍｍの回路板(6)と、JIS Ａ３００３からなるヒートシンク(7)を用意した。また、Ｓｉ１０質量％、Ｍｇ１質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウムろう材で形成され、かつ厚み：５０μｍのろう材箔を用意した。
回路板(6)の最も近接した隣り合うろう材溜凹部(12)間の間隔(P)は５ｍｍとしておいた。また、回路板(6)の全ろう材溜凹部(12)の内容積の合計をＸ、用いるろう材箔の体積をＹとした場合、Ｘ／Ｙ＝０．５という関係にしておいた。
ついで、ヒートシンク(7)、絶縁板(5)および回路板(6)を、ヒートシンク(7)と絶縁板(5)との間および絶縁板(5)と回路板(6)との間にろう材箔を配置した状態で積層し、回路板(6)に接触する面が平坦面である治具により回路板(6)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を加圧した状態にして仮止めした。
その後、回路板(6)、絶縁板(5)およびヒートシンク(7)を加圧状態で仮止めしたものを真空雰囲気とされた加熱炉中に入れ、６００℃で１０分間加熱し、回路板(6)と絶縁板(5)とをろう付することにより絶縁回路基板(4)を製造すると同時に、絶縁回路基板(4)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベース(2)を製造した。
実施例２
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
ろう材誘導溝(22)を形成した点を除いては実施例１で用いた回路板(6)と同様の回路板(21)、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
そして、実施例１で使用した治具と同じ治具を使用し、実施例１と同様にして、回路板(21)と絶縁板(5)とをろう付することにより絶縁回路基板(20)を製造すると同時に、絶縁回路基板(20)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベースを製造した。
実施例３
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
実施例１で用いた回路板(6)と同様の回路板(21)、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
そして、実施例１で使用した治具と同じ治具を使用し、当該治具(15)の回路板(21)と接触する面におけるろう材溜凹部(12)と対応する部分に、ボロンナイトライドからなる離型剤を塗布しておいたことを除いては、実施例１と同様の条件で、回路板(21)と絶縁板(5)とをろう付することにより絶縁回路基板(20)を製造すると同時に、絶縁回路基板(20)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベースを製造した。
実施例４
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
この実施例は、図５に示す絶縁回路基板(20)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
実施例１で用いた回路板(6)と同様の回路板(21)、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
治具として、回路板(21)に接触する面のろう材溜凹部(12)と対応する部分に、ろう材溜凹部(12)内に嵌る突起(16)が形成されており、突起(16)の体積が、当該突起(16)が嵌るろう材溜凹部(12)の内容積よりも小さくなっている治具を使用した。治具(15)の突起(16)の体積と当該突起(16)が嵌るろう材溜凹部(12)の内容積との差の合計をＺ、用いるろう材の体積をＹとした場合、Ｚ／Ｙ＝０．２５という関係にしておいた。また、治具(15)の突起(16)の周面および治具(15)の回路板(21)に接触する面における突起(16)の近傍に、ボロンナイトライドからなる離型剤を塗布しておいた。
その他の条件は、実施例１と同様にして、回路板(21)と絶縁板(5)をろう付することにより絶縁回路基板(20)を製造すると同時に、絶縁回路基板(20)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベースを製造した。
実施例５
この実施例は、図６に示す絶縁回路基板(25)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
この実施例は、図６に示す絶縁回路基板(25)を備えたパワーモジュール用ベースを製造したものである。
ろう材溜凹部の形状が実施例１の回路板(6)と異なる回路板(26)、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
回路板(26)の隣り合うろう材溜凹部(27)間の間隔(P)は１ｍｍとしておいた。また、回路板(26)の全ろう材溜凹部(12)の内容積の合計をＸ、用いるろう材箔の体積をＹとした場合、Ｘ／Ｙ＝１．１という関係にしておいた。
その他の条件は、実施例１と同様にして、回路板(26)と絶縁板(5)をろう付することにより絶縁回路基板(25)を製造すると同時に、絶縁回路基板(25)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベースを製造した。
比較例
ろう材溜凹部を形成しなかったことを除いては、実施例１で用いた回路板(6)と同様の回路板、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
ろう材溜凹部を形成しなかったことを除いては、実施例１で用いた回路板(6)と同様の回路板、絶縁板(5)、ヒートシンク(7)およびろう材箔を用意した。
そして、実施例１で使用した治具と同じ治具を使用し、実施例１と同様にして、回路板(21)と絶縁板(5)をろう付することにより絶縁回路基板(20)を製造すると同時に、絶縁回路基板)の絶縁板(5)とヒートシンク(7)とをろう付することによりパワーモジュール用ベースを製造した。
評価
実施例１〜５および比較例で製造されたパワーモジュール用ベースの回路板の表面を目視により観察した。
実施例１〜５および比較例で製造されたパワーモジュール用ベースの回路板の表面を目視により観察した。
その結果、実施例１〜５で製造されたパワーモジュール用ベースでは、ろう材溜凹部内に凝固したろう材が溜まっており、回路板の電子素子搭載部には凝固したろう材は存在していなかった。これに対し、比較例で製造されたパワーモジュール用ベースでは、回路板の電子素子搭載部に凝固したろう材が存在していた。
(1)：パワーモジュール
(2)：パワーモジュール用ベース
(3)：パワーデバイス
(4)(20)(25)(30)(35)(40)：絶縁回路基板
(5)：絶縁板
(6)(21)(26)(31)(36)(41)：回路板
(7)：ヒートシンク
(8)(42)：電子素子搭載部
(9)(43)：配線面
(11)：ろう材流れ部分
(12)(27)(37)(44)：ろう材溜凹部
(17)：離型剤
(22)(32)：ろう材誘導溝
(23)(33)：凹溝
(24)(34)：連通溝
(2)：パワーモジュール用ベース
(3)：パワーデバイス
(4)(20)(25)(30)(35)(40)：絶縁回路基板
(5)：絶縁板
(6)(21)(26)(31)(36)(41)：回路板
(7)：ヒートシンク
(8)(42)：電子素子搭載部
(9)(43)：配線面
(11)：ろう材流れ部分
(12)(27)(37)(44)：ろう材溜凹部
(17)：離型剤
(22)(32)：ろう材誘導溝
(23)(33)：凹溝
(24)(34)：連通溝
Claims (20)
- 絶縁板の一面に金属製回路板がろう付され、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在している絶縁回路基板であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部が形成されている絶縁回路基板。 - 回路板の配線面に複数のろう材溜凹部が形成されており、隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔が１５ｍｍ以下である請求項１記載の絶縁回路基板。
- 回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝が形成されている請求項１または２記載の絶縁回路基板。
- ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる請求項３記載の絶縁回路基板。
- 請求項１〜４のうちのいずれかに記載された絶縁回路基板の絶縁板における回路板がろう付された面とは反対側の面が、ヒートシンクにろう付されているパワーモジュール用ベース。
- 請求項５記載のパワーモジュール用ベースの絶縁回路基板における回路板の電子素子搭載部に、パワーデバイスがはんだ付されているパワーモジュール。
- 絶縁板の一面に金属製回路板がろう付され、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在している絶縁回路基板を製造する方法であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜めるろう材溜凹部を形成しておき、絶縁板と回路板とを、両者間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、絶縁板と回路板とを加圧しつつ加熱して両者をろう付することを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。 - 回路板の配線面に複数のろう材溜凹部を形成しておき、隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔を１５ｍｍ以下とする請求項７記載の絶縁回路基板の製造方法。
- 回路板の全ろう材溜凹部の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たす請求項７または８記載の絶縁回路基板の製造方法。
- 回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝を形成しておく請求項７〜９のうちのいずれかに記載の絶縁回路基板の製造方法。
- ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる請求項１０記載の絶縁回路基板の製造方法。
- 絶縁板と回路板との加圧を、治具を用いて回路板を絶縁板側に押し付けることにより行い、当該治具の回路板に接触する面における少なくともろう材溜凹部と対応する部分に離型剤を塗布しておく請求項７〜１１のうちのいずれかに記載の絶縁回路基板の製造方法。
- ヒートシンクおよびヒートシンクにろう付された絶縁回路基板からなり、絶縁回路基板が、ヒートシンクにろう付された絶縁板と、絶縁板におけるヒートシンクにろう付された面とは反対側の面にろう付された金属製回路板とよりなり、回路板における絶縁板にろう付された面とは反対側の面が電子素子搭載部を有する配線面となされており、回路板に、絶縁板と回路板とのろう付時に、溶融ろう材が絶縁板と回路板との間から配線面側に流れるろう材流れ部分が存在しているパワーモジュール用ベースを製造する方法であって、
回路板の配線面における電子素子搭載部とろう材流れ部分との間に、ろう材を溜める複数のろう材溜凹部を形成しておき、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、隣り合うものどうしの間にろう材を配置した状態で、回路板の配線面が外側を向くように積層し、ヒートシンク、絶縁板および回路板を、加圧しつつ加熱してヒートシンクと絶縁板および絶縁板と回路板とをろう付することを特徴とするパワーモジュール用ベースの製造方法。 - 回路板の配線面に形成された隣り合う２つのろう材溜凹部間の間隔を１５ｍｍ以下とする請求項１３記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- 回路板に、溶融ろう材を、ろう材流れ部分からろう材溜凹部に誘導するろう材誘導溝を形成しておく請求項１３または１４記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- ろう材誘導溝が、回路板の各側面に形成されかつ各側面の長さ方向にのびる凹溝と、凹溝とろう材溜凹部とを通じさせる連通溝とよりなる請求項１５記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- ヒートシンク、絶縁板および回路板の加圧を、治具を用いて回路板を絶縁板およびヒートシンク側に押し付けることにより行い、当該治具の回路板に接触する面における少なくともろう材溜凹部と対応する部分に離型剤を塗布しておく請求項１３〜１６のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- 回路板の全ろう材溜凹部の内容積の合計をＸ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｘ／Ｙという関係を満たす請求項１３〜１７のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- 治具の回路板に接触する面のろう材溜凹部と対応する部分に、ろう材溜凹部内に嵌る突起を設けておく請求項１３〜１７のうちのいずれかに記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
- 治具の突起の体積を、当該突起が嵌るろう材溜凹部の内容積よりも小さくしておき、突起の体積と当該突起が嵌るろう材溜凹部の内容積との差の合計をＺ、用いるろう材の体積をＹとした場合、０．１≦Ｚ／Ｙという関係を満たす請求項１９記載のパワーモジュール用ベースの製造方法。
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