JP2013191641A - ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属層の基板接合面とセラミックス基板との間をろう材を用いてろう付けしてパワーモジュール用基板を形成する一次ろう付工程と、金属層のヒートシンク接合面とヒートシンクとをフラックスを用いたろう付により接合する二次ろう付工程とを有し、一次ろう付工程と二次ろう付工程との間に、金属層の側壁の少なくとも一部に、二次ろう付工程時の加熱温度に達するまでの間にSiO2を生成することが可能なSiO2前駆体を溶剤中に含有した侵食防止剤を塗布する塗布工程を設けた。
【選択図】図4
Description
特許文献3では、ヒートシンクの天板とパワーモジュール用基板の金属層との接合方法として、フラックスを塗布したろう付法が記載されている。このろう付法は、フラックスをろう材面に塗布してろう材面の酸化物を除去し、非酸化性雰囲気中で加熱して接合するろう付法であり、高価な設備が不要で、比較的容易に安定したろう付が可能である。
しかし、ホウ素や酸化チタンを塗布した場合、その後の搬送等の取り扱いに脱落しないよう注意する必要がある。
そして、二次ろう付工程時の加熱温度に達するまでの間にSiO2を生成させることによって、二次ろう付工程時には、そのSiO2がフラックスと反応することにより、フラックスがセラミックス基板と金属層との接合部に侵食して剥離を生じさせることを防止することができる。
水分を含む雰囲気としては大気で十分であり、SiO2前駆体は、水分が取り込まれると、加水分解反応によりSiO2の酸化膜に転化する。このSiO2酸化膜は液体を塗布して乾燥させたものであるので、薄膜に形成することができ、脱落も生じにくく、二次ろう付工程においてセラミックス基板と金属層との接合部へのフラックスの侵入を確実に防止することができる。
この侵食防止剤は、SiO2前駆体としてポリシラザン又はシリコンアルコキシドを用いたものであり、これらのSiO2前駆体を溶媒に溶解して溶液としたものである。
ポリシラザン溶液は、溶媒としてキシレン、ミネラルターペン、高沸点芳香族溶媒が用いられ、ポリシラザン濃度としては0.05〜50質量%、好ましくは0.5〜20質量%である。ポリシラザンの濃度が0.05質量%未満ではアミン交換速度が遅く、また逆に50質量%超過では分子間重合が著しくなり、好ましくない。
先の実施形態では、二次ろう付工程時の加熱によって侵食防止剤内のSiO2前駆体をSiO2に転化させるようにしたが、侵食防止剤を塗布した後に乾燥工程を設け、その乾燥工程中にSiO2前駆体をSiO2に転化させるようにしてもよい。この場合、SiO2前駆体の加水分解反応を生じさせるために、大気中など、水分を含む雰囲気中で乾燥する。通常は、大気中で常温(20℃±15℃)〜150℃の温度範囲で1時間〜24時間乾燥すればよい。
一次ろう付工程から二次ろう付工程までの時間が長い場合や、その間に搬送等が生じる場合などに、この侵食防止剤の乾燥工程を設けることにより、取り扱いを容易にすることができる。
図4に示す例では、金属層13の側壁の4面全部にSiO2膜40を形成した例としたが、4面のうちの2面に形成するなど、側壁の全周でなくともよい。また、セラミックス基板11と金属層13との接合部の外周を覆うようにSiO2膜40を形成しているが、必ずしも接合部の外周でなくともよく、金属層13の側壁の少なくとも一部に形成すればよい。
このパワーモジュール基板の金属層の全側壁に塗布したものと、溝14の開口部を有する側壁(2面)に塗布したものとを作製した。また、表1に示す二種類の侵食防止剤を塗布した。塗布は刷毛を用いて行った。比較のため、侵食防止剤を塗布しないものも用意した。
その後、上記パワーモジュール用基板の金属層をノコロックフラックス(森田化学製FL−7)とAl−Siろう材を用いて窒素雰囲気中でノコロックろう付法により50mm×50mm、厚さ5mmのヒートシンクに接合した。
11 セラミックス基板
12 金属層
13 金属層
13a ヒートシンク接合面
13b 基板接合面
13c 側面
14 溝
20 電子部品
21 はんだ接合層
22 ボンディングワイヤ
23 クッション層
30 ヒートシンク
30a 流路
40 SiO2膜
100 パワーモジュール
Claims (2)
- ヒートシンクと、このヒートシンクに接合される金属層がセラミックス基板の表面に接合されてなるパワーモジュール用基板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方法であって、前記金属層の基板接合面と前記セラミックス基板との間をろう材を用いてろう付けして前記パワーモジュール用基板を形成する一次ろう付工程と、前記金属層のヒートシンク接合面と前記ヒートシンクとをフラックスを用いたろう付により接合する二次ろう付工程とを有し、前記一次ろう付工程と前記二次ろう付工程との間に、前記金属層の側壁の少なくとも一部に、前記二次ろう付工程時の加熱温度に達するまでの間にSiO2を生成することが可能なSiO2前駆体を溶剤中に含有した溶液からなる侵食防止剤を塗布する塗布工程を設けた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。
- 前記塗布工程と前記二次ろう付工程との間に、前記金属層の側壁の少なくとも一部に塗布された前記侵食防止剤の塗布層を水分を含む雰囲気中で乾燥す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の製造方法。
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