JP2015035501A - Heat radiation module and semiconductor module - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of cracking on a ceramics substrate and occurrence of peeling at a junction portion between the ceramics substrate and metal plate, in a heat radiation module.SOLUTION: A heat radiation module includes a ceramics substrate containing a first surface positioned at one end in thickness direction and a second surface positioned at the other end, a first metal layer containing a first contact surface contacting to the first surface, and a second metal layer which contacts to the second surface, with a heat radiation fin being formed. A first outer peripheral end which is an outer peripheral end of the first contact surface is disposed, with a second outer peripheral end that is an outer peripheral end of the second contact surface as a reference, at a position 1.5 mm or less inside and 1.5 mm or less outside. The second outer peripheral end is positioned inside a third outer peripheral end which is an outer peripheral end of the ceramics substrate.

Description

本発明は、放熱モジュールおよび放熱モジュールを用いた半導体モジュールに関する。   The present invention relates to a heat dissipation module and a semiconductor module using the heat dissipation module.

半導体素子やコンデンサ等の電子部品を有する半導体モジュールにおいて、電子部品の熱を放出するために放熱モジュールが用いられることがある。このような放熱モジュールとして、多数の微細なフィン(ひれ)が形成された金属板とセラミックス基板とが一体化された放熱モジュールが提案されている(特許文献1)。特許文献1に記載の放熱モジュールでは、多数のフィンにより大きな放熱面積を確保できると共に放熱モジュールを小型化できる。   In a semiconductor module having an electronic component such as a semiconductor element or a capacitor, a heat dissipation module may be used to release heat of the electronic component. As such a heat dissipation module, a heat dissipation module in which a metal plate on which a large number of fine fins (fins) are formed and a ceramic substrate is integrated has been proposed (Patent Document 1). In the heat dissipation module described in Patent Document 1, a large heat dissipation area can be secured by a large number of fins, and the heat dissipation module can be downsized.

特開2011−230954号公報JP 2011-230954 A

近年、半導体モジュールの使用環境は、非常に高温化している。例えば、電気自動車における電力制御等に用いられるいわゆる半導体モジュール(いわゆるパワーモジュール)は、摂氏200度以上の非常に高い温度環境下において用いられる。しかしながら、特許文献1に記載の放熱モジュールでは、高温環境下において各フィンが変形し、その変形に起因してフィンが形成された金属板全体が変形するおそれがある。このように金属板全体が変形すると、金属板とセラミックス基板との熱膨張率の相違に起因してセラミックス基板に応力が加わり、セラミックス基板におけるクラック(ひび割れ)の発生や、金属板とセラミックス基板との間の接合部分の剥離が発生するという問題があった。   In recent years, the usage environment of semiconductor modules has become very high. For example, so-called semiconductor modules (so-called power modules) used for power control in electric vehicles are used in a very high temperature environment of 200 degrees Celsius or higher. However, in the heat dissipation module described in Patent Document 1, each fin is deformed in a high temperature environment, and the entire metal plate on which the fin is formed may be deformed due to the deformation. When the entire metal plate is deformed in this way, stress is applied to the ceramic substrate due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the metal plate and the ceramic substrate, and the occurrence of cracks (cracks) in the ceramic substrate, There was a problem that peeling of the joint portion occurred between the two.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.

(1)本発明の一形態によれば、厚さ方向の一端に位置する第1表面と、前記厚さ方向の他端に位置する第2表面とを有するセラミックス基板と、前記第1表面に接する第1接触面を有する第1金属層と、前記第2表面に接し、放熱用のフィンが形成されている第2金属層と、を備える放熱モジュールが提供される。この放熱モジュールは、前記第1接触面の外周端である第1外周端は、前記第2接触面の外周端である第2外周端を基準として、内側に1.5mm以下、かつ、外側に1.5mm以下の位置に配置され、前記第2外周端は、前記セラミックス基板の外周端である第3外周端よりも内側に位置すること、を特徴とする。この形態の放熱モジュールによれば、第1外周端は、第2外周端を基準として、内側に1.5mm以下、かつ、外側に1.5mm以下の位置に配置されるので、セラミックス基板におけるクラックの発生、第1金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第2金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。セラミックス基板と第1金属層との間の熱膨張率の相違、およびセラミックス基板と第2金属層との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュールの使用環境温度が変化すると、セラミックス基板に対して、第1金属層側および第2金属層側から応力が加えられる。しかしながら、第1外周端は、第2外周端を基準として、内側に1.5mm以下、かつ、外側に1.5mm以下の位置に配置されるので、これら2つの金属層側から加えられる応力をキャンセルして、セラミックス基板の変形(反り)を抑制できる。このため、セラミックス基板におけるクラックの発生、第1金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第2金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。加えて、第2外周端は、セラミックス基板の外周端である第3外周端よりも内側に位置するので、クラックの発生、および第2金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。セラミックス基板と第2金属層との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュールの使用環境温度が変化すると、セラミックス基板に対して第2金属層側から応力が加えられる。特にフィンは温度変化に伴う変形が大きいので、セラミックス基板に加えられる応力は大きい。ここで、第2金属層の第2外周端の位置が、セラミックス基板の第3外周端の位置よりも外側または一致していると、比較的剛性の低いセラミックス基板の外周端付近においてクラックが発生したり、セラミックス基板と第2金属層との接合部分の剥離が発生したりする。しかしながら、この形態の放熱モジュールによれば、第2外周端は、セラミックス基板の外周端である第3外周端よりも内側に位置するので、セラミックス基板の外周端付近において第2金属層が存在させないようにできる。このため、セラミックス基板の外周端付近におけるクラックの発生、およびセラミックス基板と第2金属層との接合部分の剥離の発生を抑制できる。   (1) According to one aspect of the present invention, a ceramic substrate having a first surface located at one end in the thickness direction and a second surface located at the other end in the thickness direction, and the first surface There is provided a heat dissipation module comprising: a first metal layer having a first contact surface that is in contact; and a second metal layer in contact with the second surface and having a heat dissipation fin formed thereon. In this heat dissipation module, the first outer peripheral end, which is the outer peripheral end of the first contact surface, is 1.5 mm or less on the inner side and the outer side with respect to the second outer peripheral end, which is the outer peripheral end of the second contact surface. The second outer peripheral end is disposed at a position of 1.5 mm or less, and the second outer peripheral end is positioned inside a third outer peripheral end which is an outer peripheral end of the ceramic substrate. According to the heat dissipation module of this embodiment, the first outer peripheral end is arranged at a position of 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm or less on the outer side with respect to the second outer peripheral end. Occurrence of occurrence, peeling of the bonded portion between the first metal layer and the ceramic substrate, and peeling of the bonded portion of the second metal layer and the ceramic substrate can be suppressed. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the first metal layer and the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the second metal layer, if the use environment temperature of the heat dissipation module changes, the ceramics Stress is applied to the substrate from the first metal layer side and the second metal layer side. However, since the first outer peripheral end is arranged at a position of 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm or less on the outer side with respect to the second outer peripheral end, the stress applied from the two metal layer sides is not affected. By canceling, deformation (warping) of the ceramic substrate can be suppressed. For this reason, generation | occurrence | production of the crack in a ceramic substrate, the generation | occurrence | production of the joining part of a 1st metal layer and a ceramic substrate, and the generation | occurrence | production of the peeling of the joining part of a 2nd metal layer and a ceramic substrate can be suppressed. In addition, since the second outer peripheral edge is located on the inner side of the third outer peripheral edge, which is the outer peripheral edge of the ceramic substrate, the occurrence of cracks and the occurrence of peeling of the joint portion between the second metal layer and the ceramic substrate are suppressed. it can. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the second metal layer, when the use environment temperature of the heat dissipation module changes, stress is applied to the ceramic substrate from the second metal layer side. In particular, since the fin is greatly deformed with temperature change, the stress applied to the ceramic substrate is large. Here, if the position of the second outer peripheral edge of the second metal layer is outside or coincides with the position of the third outer peripheral edge of the ceramic substrate, a crack is generated in the vicinity of the outer peripheral edge of the ceramic substrate having relatively low rigidity. Or peeling of the bonded portion between the ceramic substrate and the second metal layer may occur. However, according to the heat dissipation module of this embodiment, the second outer peripheral edge is located inside the third outer peripheral edge, which is the outer peripheral edge of the ceramic substrate, so that the second metal layer does not exist in the vicinity of the outer peripheral edge of the ceramic substrate. You can For this reason, generation | occurrence | production of the crack in the outer periphery end vicinity of a ceramic substrate and peeling of the joining part of a ceramic substrate and a 2nd metal layer can be suppressed.

(2)上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第1金属層は、前記第1外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第1外周端面を有し、前記第2金属層は、前記第2外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第2外周端面を有し、前記セラミックス基板の前記第3外周端は、前記厚さ方向に平行な第3外周端面であり、前記厚さ方向と前記第1外周端面と前記第2外周端面と前記第3外周端面とのいずれとも垂直な所定の方向において、前記第1外周端面の位置は、前記第2外周端面の位置を基準として、前記所定の方向に沿って内側に1.5mm以下、かつ、前記所定の方向に沿って外側に1.5mm以下の位置であり、前記所定の方向において、前記第2外周端面の位置は、前記第3外周端面の位置よりも内側であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、第1金属層が第1外周端面を有し、第2金属層が第2外周端面を有し、セラミックス基板が第3外周端面を有する構成において、セラミックス基板におけるクラックの発生、第1金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生、および第2金属層とセラミックス基板との接合部分の剥離の発生を抑制できる。   (2) In the heat dissipation module of the above aspect, the first metal layer includes a first outer peripheral end surface including the first outer peripheral end and parallel to the thickness direction, and the second metal layer includes the second outer peripheral surface. A second outer peripheral end surface including the outer peripheral end and parallel to the thickness direction, wherein the third outer peripheral end of the ceramic substrate is a third outer peripheral end surface parallel to the thickness direction; In a predetermined direction perpendicular to any of the first outer peripheral end surface, the second outer peripheral end surface, and the third outer peripheral end surface, the position of the first outer peripheral end surface is determined based on the position of the second outer peripheral end surface. Along the direction of 1.5 mm or less on the inside and 1.5 mm or less on the outside along the predetermined direction. In the predetermined direction, the position of the second outer peripheral end surface is the third position. It may be inside the position of the outer peripheral end face. According to the heat dissipation module of this aspect, the first metal layer has the first outer peripheral end surface, the second metal layer has the second outer peripheral end surface, and the ceramic substrate has the third outer peripheral end surface. Generation | occurrence | production of the generation | occurrence | production of a crack, the peeling of the junction part of a 1st metal layer and a ceramic substrate, and the generation | occurrence | production of peeling of the junction part of a 2nd metal layer and a ceramic substrate can be suppressed.

(3)上記形態の放熱モジュールにおいて、前記フィンは、前記第2金属層の基材に対して切り起こし加工を行うことにより形成されていてもよい。この形態の放熱モジュールによれば、厚みが小さく、また、ピッチの小さなフィンを形成することができ、放熱モジュールの放熱性を向上できる。   (3) In the heat dissipation module of the above aspect, the fin may be formed by cutting and raising the base material of the second metal layer. According to the heat dissipation module of this embodiment, fins having a small thickness and a small pitch can be formed, and the heat dissipation performance of the heat dissipation module can be improved.

(4)上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第2金属層には、複数の前記フィンが形成されており、各フィンの前記厚さ方向の長さは、3ミリメートル以上かつ7ミリメートル以下であり、隣り合う前記フィンのピッチは、0.2ミリメートル以上かつ1.0ミリメートル以下であり、各フィンの厚さは、0.1ミリメートル以上かつ0.5ミリメートル以下であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、放熱モジュールの放熱性を向上できる。   (4) In the heat dissipation module of the above aspect, the plurality of fins are formed in the second metal layer, and the length in the thickness direction of each fin is 3 mm or more and 7 mm or less, The pitch between adjacent fins may be 0.2 mm or more and 1.0 mm or less, and the thickness of each fin may be 0.1 mm or more and 0.5 mm or less. According to this form of the heat dissipation module, the heat dissipation performance of the heat dissipation module can be improved.

(5)上記形態の放熱モジュールにおいて、前記第2金属層は、前記フィンと、前記フィンおよび前記第2表面に接合されている接合部と、を有し、前記接合部の前記厚さ方向の長さは、0.5ミリメートル以上かつ1.5ミリメートル以下であってもよい。この形態の放熱モジュールによれば、接合部の厚さ方向の長さは、0.5ミリメートル以上であるので、接合部を製造し易い。加えて、接合部の厚さ方向の長さは、1.5ミリメートル以下であるので、第2金属層の厚さが非常に大きくなることを抑えることができる。このため、放熱モジュールを小型化できる。   (5) In the heat dissipation module of the above aspect, the second metal layer includes the fin and a joint portion joined to the fin and the second surface, and the thickness direction of the joint portion is in the thickness direction. The length may be not less than 0.5 millimeters and not more than 1.5 millimeters. According to the heat dissipation module of this embodiment, since the length in the thickness direction of the joint is 0.5 mm or more, it is easy to manufacture the joint. In addition, since the length of the joining portion in the thickness direction is 1.5 millimeters or less, it is possible to prevent the second metal layer from becoming very thick. For this reason, a thermal radiation module can be reduced in size.

(6)本発明の他の形態によれば、上記形態の放熱モジュールを備える半導体モジュールが提供される。この半導体モジュールにおいて、前記第1金属層には、半導体素子が接合されており、前記半導体素子と前記第1金属層と前記セラミックス基板とは、樹脂により覆われていること、を特徴とする。この形態の半導体モジュールによれば、前記半導体素子と前記第1金属層と前記セラミックス基板と樹脂により封止できるので、半導体素子および放熱モジュール(第1金属層およびセラミックス基板)が外部応力により損傷することを抑制できる。   (6) According to the other form of this invention, a semiconductor module provided with the thermal radiation module of the said form is provided. In this semiconductor module, a semiconductor element is bonded to the first metal layer, and the semiconductor element, the first metal layer, and the ceramic substrate are covered with a resin. According to the semiconductor module of this aspect, since the semiconductor element, the first metal layer, the ceramic substrate, and the resin can be sealed, the semiconductor element and the heat dissipation module (the first metal layer and the ceramic substrate) are damaged by external stress. This can be suppressed.

(7)本発明の他の形態によれば、上記形態の放熱モジュールを備える半導体モジュールが提供される。この半導体モジュールにおいて、前記第1金属層には、半導体素子が接合されており、前記半導体素子と前記放熱モジュールとを覆うケースを備えること、を特徴とする。この形態の半導体モジュールによれば、半導体素子および放熱モジュールが外部応力により損傷することを抑制できる。   (7) According to the other form of this invention, a semiconductor module provided with the thermal radiation module of the said form is provided. In the semiconductor module, a semiconductor element is bonded to the first metal layer, and a case is provided that covers the semiconductor element and the heat dissipation module. According to the semiconductor module of this embodiment, the semiconductor element and the heat dissipation module can be prevented from being damaged by external stress.

本発明は、放熱モジュールおよび半導体モジュール以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体モジュールを搭載した電気自動車,電車,および工作機械、放熱モジュールの製造方法、半導体モジュールの製造方法等の形態で実現することができる。   The present invention can also be realized in various forms other than the heat dissipation module and the semiconductor module. For example, it can be realized in the form of an electric vehicle, a train, and a machine tool on which a semiconductor module is mounted, a method for manufacturing a heat dissipation module, a method for manufacturing a semiconductor module, and the like.

本発明の一実施形態としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module as one Embodiment of this invention. 図1に示す放熱モジュール10の詳細構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of the thermal radiation module 10 shown in FIG. 放熱モジュール10の製造方法の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a method for manufacturing the heat dissipation module 10. 各試料s1〜s10の温度変化耐性の評価結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the evaluation result of the temperature change tolerance of each sample s1-s10. 第1実施例の試料s1の詳細構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of sample s1 of 1st Example. 第4実施例の試料s4の詳細構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of sample s4 of 4th Example. 第3比較例の試料s9の詳細構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detailed structure of sample s9 of a 3rd comparative example. 変形例における第1の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the thermal radiation module of the 1st aspect in a modification. 変形例における第2の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the thermal radiation module of the 2nd aspect in a modification. 変形例における半導体モジュール100aの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module 100a in a modification. 変形例における第3ないし第5の態様の放熱モジュールの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the thermal radiation module of the 3rd thru | or 5th aspect in a modification.

A.第1実施形態:
A1.装置構成:
図1は、本発明の一実施形態としての半導体モジュールの構成を示す断面図である。半導体モジュール100は、本発明の一実施形態としての放熱モジュール10と、半導体素子50と、第1ケース110と、第2ケース112と、蓋113と、外部端子111と、配線114とを備えている。本実施形態において、半導体モジュール100は、いわゆるパワーモジュールであり、電気自動車や電車や工作機械等における電力制御等に用いられる。
A. First embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module as an embodiment of the present invention. The semiconductor module 100 includes a heat dissipation module 10 as an embodiment of the present invention, a semiconductor element 50, a first case 110, a second case 112, a lid 113, an external terminal 111, and a wiring 114. Yes. In the present embodiment, the semiconductor module 100 is a so-called power module, and is used for power control in an electric vehicle, a train, a machine tool, and the like.

放熱モジュール10は、半導体素子50の熱を外部に放出する。なお、放熱モジュール10の詳細構成は、後述する。半導体素子50は、電力用半導体素子(パワーデバイス)である。半導体素子50としては、例えば、パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)や、ダイオード(ショットキーバリアダイオード等)などを採用してもよい。半導体素子50は、放熱モジュール10に接合されている。図1では、半導体モジュール100は、1つの半導体素子50を備えているが、複数の半導体素子50を備えても良い。また、半導体素子50に加えて、コンデンサや抵抗などの任意の電子部品を備えてもよい。   The heat dissipation module 10 releases the heat of the semiconductor element 50 to the outside. The detailed configuration of the heat dissipation module 10 will be described later. The semiconductor element 50 is a power semiconductor element (power device). As the semiconductor element 50, for example, a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), a diode (such as a Schottky barrier diode), or the like may be employed. The semiconductor element 50 is joined to the heat dissipation module 10. In FIG. 1, the semiconductor module 100 includes one semiconductor element 50, but may include a plurality of semiconductor elements 50. Further, in addition to the semiconductor element 50, an arbitrary electronic component such as a capacitor or a resistor may be provided.

第1ケース110は、放熱モジュール10の一部(後述するフィンを除く部分)と、半導体素子50と、配線114とを収容する。第2ケース112は、放熱モジュール10の一部(後述するフィン)を収容する。なお、第1ケース110と第2ケース112とは、互いに接合されている。蓋113は、第1ケース110を封止する。蓋113および第1ケース110で囲まれた空間(放熱モジュール10と、半導体素子50と、配線114とを除いた空間)には、樹脂(モールド樹脂)115が充填されている。   The first case 110 accommodates a part of the heat radiation module 10 (a part excluding fins described later), the semiconductor element 50, and the wiring 114. The second case 112 accommodates a part of the heat dissipation module 10 (fins described later). The first case 110 and the second case 112 are joined to each other. The lid 113 seals the first case 110. A space surrounded by the lid 113 and the first case 110 (a space excluding the heat dissipation module 10, the semiconductor element 50, and the wiring 114) is filled with a resin (mold resin) 115.

外部端子111の一部は、第1ケース110および蓋113から露出し、その他の部分(後述する突き出し部109の先端部分を除く)は、第1ケース110の内部に配置されている。外部端子111のうち、第1ケース110および蓋113から露出した部分には、図示しない配線が接続される。外部端子111は、突き出し部109を備えている。突き出し部109は、第1ケース110の内部から第1ケース110および蓋113により囲まれた領域(樹脂115が充填されている空間)に向かって突出している。突き出し部109は、外部端子111の他の部分と同様に導電性材料により形成されている。突き出し部109は、ワイヤボンディングにより半導体素子50および放熱モジュール10とそれぞれ接続されている。具体的には、突き出し部109は、金属製の細線である配線114を介して、半導体素子50および放熱モジュール10(後述する第1金属層11)とそれぞれ電気的に接続されている。   A part of the external terminal 111 is exposed from the first case 110 and the lid 113, and the other part (except for a tip part of a protruding part 109 described later) is disposed inside the first case 110. A portion of the external terminal 111 exposed from the first case 110 and the lid 113 is connected to a wiring (not shown). The external terminal 111 includes a protruding portion 109. The protruding portion 109 protrudes from the inside of the first case 110 toward a region surrounded by the first case 110 and the lid 113 (a space filled with the resin 115). The protruding portion 109 is formed of a conductive material like the other portions of the external terminal 111. The protruding portion 109 is connected to the semiconductor element 50 and the heat dissipation module 10 by wire bonding, respectively. Specifically, the protruding portion 109 is electrically connected to the semiconductor element 50 and the heat dissipation module 10 (first metal layer 11 to be described later) via a wiring 114 that is a thin metal wire.

図2は、図1に示す放熱モジュール10の詳細構成を示す説明図である。図2において最上段は、放熱モジュール10の平面図を示す。また、図2において、中段は放熱モジュール10の断面図を、最下段は放熱モジュール10の底面図を、それぞれ示す。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the heat dissipation module 10 shown in FIG. In FIG. 2, the uppermost stage shows a plan view of the heat dissipation module 10. In FIG. 2, the middle part shows a cross-sectional view of the heat dissipation module 10, and the bottom part shows a bottom view of the heat dissipation module 10.

図2の中段に示すように、放熱モジュール10は、セラミックス基板12と、第1金属層11と、第2金属層13とを備えており、セラミックス基板12と第1金属層11と第2金属層13とが積層された構造を有する。   As shown in the middle part of FIG. 2, the heat dissipation module 10 includes a ceramic substrate 12, a first metal layer 11, and a second metal layer 13, and the ceramic substrate 12, the first metal layer 11, and the second metal. The layer 13 has a stacked structure.

セラミックス基板12は、セラミックス材料により形成された薄板状の部材によって構成されている。セラミックス材料としては、例えば、窒化珪素(Si34)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミナ(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、などの絶縁性を有するセラミックスを採用してもよい。図2の中段に示すように、セラミックス基板12の厚さ方向は、Z軸方向と一致している。本実施形態において、Z軸方向とは、+Z方向および−Z方向の総称である。同様に、X軸方向とは、+X方向および−X方向の総称であり、Y軸方向とは、+Y方向および−Y方向の総称である。セラミックス基板12は、厚さ方向の一端に位置する第1表面S1と、厚さ方向の他端に位置する第2表面S2とを備えている。 The ceramic substrate 12 is configured by a thin plate member formed of a ceramic material. As the ceramic material, for example, insulating ceramics such as silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum nitride (AlN), alumina oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) may be employed. . As shown in the middle part of FIG. 2, the thickness direction of the ceramic substrate 12 coincides with the Z-axis direction. In the present embodiment, the Z-axis direction is a general term for the + Z direction and the −Z direction. Similarly, the X-axis direction is a generic term for the + X direction and the -X direction, and the Y-axis direction is a generic term for the + Y direction and the -Y direction. The ceramic substrate 12 includes a first surface S1 located at one end in the thickness direction and a second surface S2 located at the other end in the thickness direction.

第1金属層11は、金属により形成された薄板状の部材によって構成されている。第1金属層11は、半導体素子50を実装するための回路層として機能する。第1金属層11を構成する金属としては、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)などの熱伝導性の高い金属や、タングステン(W)やモリブデン(Mo)などの熱膨張性の低い金属や、銅−タングステン(Cu−W)や、銅−モリブデン(Cu−Mo)などの複合材料を用いてもよい。第1金属層11は、セラミックス基板12の第1表面S1と接合されている。なお、第1金属層11において、第1表面S1と接合された面とは反対の面は、図1に示すように、半導体素子50と接合されている。第1金属層11と半導体素子50との接合は、例えば、はんだ付けにより実現してもよい。図2の中段に示すように、第1金属層11の厚さ方向は、Z軸方向と一致している。図2の最上段に示すように、第1金属層11の平面視形状は、矩形である。第1金属層11の平面視形状における長手方向は、X軸方向と平行である。また、第1金属層11の平面視形状における短手方向は、Y軸方向と平行である。   The 1st metal layer 11 is comprised by the thin plate-shaped member formed with the metal. The first metal layer 11 functions as a circuit layer for mounting the semiconductor element 50. Examples of the metal constituting the first metal layer 11 include a metal having high thermal conductivity such as aluminum (Al) and copper (Cu), and a metal having low thermal expansion such as tungsten (W) and molybdenum (Mo). Alternatively, a composite material such as copper-tungsten (Cu-W) or copper-molybdenum (Cu-Mo) may be used. The first metal layer 11 is bonded to the first surface S1 of the ceramic substrate 12. Note that the surface of the first metal layer 11 opposite to the surface bonded to the first surface S1 is bonded to the semiconductor element 50 as shown in FIG. The joining of the first metal layer 11 and the semiconductor element 50 may be realized by soldering, for example. As shown in the middle of FIG. 2, the thickness direction of the first metal layer 11 coincides with the Z-axis direction. As shown in the uppermost stage of FIG. 2, the planar view shape of the first metal layer 11 is a rectangle. The longitudinal direction in the plan view shape of the first metal layer 11 is parallel to the X-axis direction. Moreover, the short side direction in the planar view shape of the first metal layer 11 is parallel to the Y-axis direction.

第2金属層13は、金属により形成されており、接合部14と多数のフィン15とを備えている。金属としては、第1金属層11と同様な金属を採用してもよい。なお、第1金属層11と第2金属層13とを同じ種類の金属により形成してもよく、また、互いに異なる種類の金属により形成してもよい。なお、図1および図2では、第2金属層13は7個のフィン15を備えているが、任意の数のフィン15を備えてもよい。図2の最下段に示すように、第2金属層13の底面視形状は矩形である。第2金属層13の底面視形状における長手方向は、X軸方向と平行である。また、第2金属層13の底面視形状における短手方向は、Y軸方向と平行である。   The second metal layer 13 is made of metal and includes a joint portion 14 and a large number of fins 15. As the metal, the same metal as the first metal layer 11 may be adopted. In addition, the 1st metal layer 11 and the 2nd metal layer 13 may be formed with the same kind of metal, and may be formed with a mutually different kind of metal. In FIG. 1 and FIG. 2, the second metal layer 13 includes seven fins 15, but may include any number of fins 15. As shown in the lowermost stage of FIG. 2, the bottom metal shape of the second metal layer 13 is rectangular. The longitudinal direction in the bottom view shape of the second metal layer 13 is parallel to the X-axis direction. The short direction in the bottom view shape of the second metal layer 13 is parallel to the Y-axis direction.

接合部14の厚さ方向の一端は平面状に形成されており、セラミックス基板12の第2表面S2と接合されている。接合部14において第2表面S2と接合されている面とは反対側には、多数のフィン15が形成されている。後述するように、フィン15は、刃物による切り起こし加工により形成されている。このため、図2では、接合部14の外観形状を薄板状に表わしているが、実際にはフィン15を形成する際の加工痕により複雑な形状を有している。   One end of the joining portion 14 in the thickness direction is formed in a planar shape and joined to the second surface S2 of the ceramic substrate 12. A large number of fins 15 are formed on the opposite side of the bonding portion 14 from the surface bonded to the second surface S2. As will be described later, the fin 15 is formed by cutting and raising with a blade. For this reason, in FIG. 2, the appearance shape of the joint portion 14 is shown in a thin plate shape, but actually, it has a complicated shape due to processing marks when the fins 15 are formed.

フィン15は、Y軸方向における任意の位置の断面形状(X−Z平面と平行な断面形状)が一定である湾曲した薄板状の外観形状を有する。図2の中段に示すように、フィン15の断面形状は、円弧状に湾曲した形状である。本実施形態では、フィン15のZ軸方向の長さ(換言すると、セラミックス基板12の厚さ方向の長さ)h1は、3ミリメートル以上かつ7ミリメートル以下である。また、X軸方向に沿って隣り合うフィン15間のピッチp1は、0.2ミリメートル以上かつ1.0ミリメートル以下である。フィン15の厚さt1は、0.1ミリメートル以上かつ0.5ミリメートル以下である。   The fin 15 has a curved thin plate-like appearance having a constant cross-sectional shape (cross-sectional shape parallel to the XZ plane) at an arbitrary position in the Y-axis direction. As shown in the middle part of FIG. 2, the cross-sectional shape of the fin 15 is a curved shape in an arc shape. In the present embodiment, the length of the fin 15 in the Z-axis direction (in other words, the length of the ceramic substrate 12 in the thickness direction) h1 is not less than 3 millimeters and not more than 7 millimeters. Moreover, the pitch p1 between the fins 15 adjacent along the X-axis direction is not less than 0.2 millimeters and not more than 1.0 millimeters. The thickness t1 of the fin 15 is not less than 0.1 millimeter and not more than 0.5 millimeter.

図2の中段および最下段に示すように、第2金属層13の外周端は、セラミックス基板12の外周端よりも内側に位置している。例えば、第2金属層13の外周端の一つである外周端面13aは、セラミックス基板12の外周端の一つである外周端面12aよりも内側に位置している。ここで、本実施形態における「内側」とは、XY平面に沿った方向(Z軸と垂直な方向)において、第2金属層13の中心およびセラミックス基板12の中心により近い側を意味する。また、本実施形態における「外側」とは、XY平面に沿った方向(Z軸と垂直な方向)において、第2金属層13の外周端およびセラミックス基板12の外周端により近い側を意味する。したがって、セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層13の外周端面13aの位置は、マイナスである(0よりも小さい)。   As shown in the middle and lowermost stages of FIG. 2, the outer peripheral edge of the second metal layer 13 is located inside the outer peripheral edge of the ceramic substrate 12. For example, the outer peripheral end surface 13 a that is one of the outer peripheral ends of the second metal layer 13 is positioned inside the outer peripheral end surface 12 a that is one of the outer peripheral ends of the ceramic substrate 12. Here, “inner side” in the present embodiment means a side closer to the center of the second metal layer 13 and the center of the ceramic substrate 12 in the direction along the XY plane (direction perpendicular to the Z axis). In addition, the “outside” in the present embodiment means a side closer to the outer peripheral end of the second metal layer 13 and the outer peripheral end of the ceramic substrate 12 in the direction along the XY plane (direction perpendicular to the Z axis). Therefore, when the outer peripheral end face 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin), and the −X direction and the + X direction are respectively defined as plus and minus, the position of the outer circumference end face 13a of the second metal layer 13 is minus. Yes (less than 0).

本実施形態では、上述のように、第2金属層13の外周端(外周端面13a)をセラミックス基板12の外周端(外周端面12a)よりも内側に位置することにより、セラミックス基板12におけるクラックの発生、および第2金属層13とセラミックス基板12との接合部分の剥離を抑制するようにしている。換言すると、セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層13の外周端面13aの位置を、プラスにする(0よりも大きくする)ことにより、セラミックス基板12におけるクラックの発生、および第2金属層13とセラミックス基板12との接合部分の剥離を抑制するようにしている。かかるクラックの発生および剥離の抑制について詳しく説明する。放熱モジュール10(半導体モジュール100)の使用環境温度が変化した際に、セラミックス基板12と第2金属層13との間の熱膨張率の相違に起因して、セラミックス基板12に比べて第2金属層13がより縮む或いはより延びる。このため、セラミックス基板12に応力が加えられる。特に、フィン15は厚さが小さいために温度変化に伴う変形が大きいので、本実施形態のように多数のフィン15を備える構成においては、セラミックス基板12に加えられる応力は大きい。ここで、第2金属層13の外周端(外周端面13a)のX軸方向に沿った位置と、セラミックス基板12の外周端(外周端面12a)のX軸方向に沿った位置とが一致していると、或いは、第2金属層13の外周端(外周端面13a)のX軸方向に沿った位置がセラミックス基板12の外周端(外周端面12a)のX軸方向に沿った位置よりも外側に位置していると、比較的剛性の低いセラミックス基板12の外周端付近においてクラックが発生したり、セラミックス基板12と第2金属層13との接合部分の剥離が発生したりする。そこで、本実施形態では、第2金属層13の外周端(外周端面13a)をセラミックス基板12の外周端(外周端面12a)よりも内側に位置させることにより、第2金属層13の熱変形に伴うセラミックス基板12におけるクラックの発生や、セラミックス基板12と第2金属層13との接合部分の剥離を抑制している。   In the present embodiment, as described above, the outer peripheral end (outer peripheral end surface 13a) of the second metal layer 13 is positioned on the inner side of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 12a) of the ceramic substrate 12, thereby causing cracks in the ceramic substrate 12 to occur. Generation | occurrence | production and peeling of the junction part of the 2nd metal layer 13 and the ceramic substrate 12 are suppressed. In other words, when the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are respectively defined as plus and minus, the position of the outer circumference end surface 13a of the second metal layer 13 is plus. By making it larger (greater than 0), the generation of cracks in the ceramic substrate 12 and the separation of the joint portion between the second metal layer 13 and the ceramic substrate 12 are suppressed. Generation | occurrence | production of this crack and suppression of peeling are demonstrated in detail. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 12 and the second metal layer 13 when the use environment temperature of the heat dissipation module 10 (semiconductor module 100) is changed, the second metal is compared with the ceramic substrate 12. Layer 13 shrinks or extends more. For this reason, stress is applied to the ceramic substrate 12. In particular, since the fin 15 has a small thickness, deformation due to a temperature change is large. Therefore, in the configuration including a large number of fins 15 as in the present embodiment, the stress applied to the ceramic substrate 12 is large. Here, the position along the X-axis direction of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 13a) of the second metal layer 13 coincides with the position along the X-axis direction of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 12a) of the ceramic substrate 12. Or, the position along the X-axis direction of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 13a) of the second metal layer 13 is outside the position along the X-axis direction of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 12a) of the ceramic substrate 12. If it is positioned, cracks may occur near the outer peripheral edge of the ceramic substrate 12 with relatively low rigidity, or separation of the bonded portion between the ceramic substrate 12 and the second metal layer 13 may occur. Therefore, in this embodiment, the second metal layer 13 is thermally deformed by positioning the outer peripheral end (outer peripheral end surface 13a) of the second metal layer 13 on the inner side of the outer peripheral end (outer peripheral end surface 12a) of the ceramic substrate 12. Accompanying cracks in the ceramic substrate 12 and peeling of the bonded portion between the ceramic substrate 12 and the second metal layer 13 are suppressed.

また、本実施形態では、第2金属層13の外周端面13aを基準(原点)とし、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第1金属層11の外周端面11aのX軸方向に沿った位置d2を、−1.5ミリメートル以上かつ+1.5ミリメートル以下としている。換言すると、第1金属層11の外周端面11aの位置d2は、第2金属層13の外周端面13aを基準として内側に1.5ミリメートル以下、かつ、外側に1.5ミリメートル以下の位置としている。   In the present embodiment, when the outer peripheral end face 13a of the second metal layer 13 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, the outer peripheral end face 11a of the first metal layer 11 The position d2 along the X-axis direction is set to −1.5 millimeters or more and +1.5 millimeters or less. In other words, the position d2 of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 is set to a position of 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm or less on the outer side with respect to the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13. .

このように、本実施形態では、第1金属層11の外周端面11aの位置d2を、第2金属層13の外周端面13aを基準として内側に1.5ミリメートル以下、かつ、外側に1.5ミリメートル以下とすることにより、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離の発生、および第2金属層13とセラミックス基板12との接合部分の剥離の発生を抑制するようにしている。かかるクラックの発生および剥離の抑制について詳しく説明する。上述したように、セラミックス基板12と第2金属層13との間の熱膨張率の相違に起因して、放熱モジュール10(半導体モジュール100)の使用環境温度が変化した際に、セラミックス基板12に比べて第2金属層13がより縮もうとする或いはより延びようとするため、セラミックス基板12に応力が加えられる。同様に、セラミックス基板12と第1金属層11との間の熱膨張率の相違に起因して、セラミックス基板12に応力が加えられる。このように、セラミックス基板12には、第1表面S1および第2表面S2にそれぞれ応力が加えられる。これらの応力の方向は、セラミックス基板12を挟んでZ軸方向において対称となるため、これらの応力がほぼ等しい場合には、互いにキャンセルされ、セラミックス基板12の変形(反り)は抑制される。そこで、本実施形態では、第1金属層11の外周端面11aの位置d2を、第2金属層13の外周端面13aを基準として内側に1.5ミリメートル以下、かつ、外側に1.5ミリメートル以下とすることにより、第1表面S1および第2表面S2にそれぞれ加えられる応力をほぼ等しくして、セラミックス基板12の変形(反り)を抑制する。これにより、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離の発生、および第2金属層13とセラミックス基板12との接合部分の剥離の発生を抑制するようにしている。   Thus, in this embodiment, the position d2 of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 is set to 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm on the outer side with respect to the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13. By setting it to millimeters or less, generation of cracks in the ceramic substrate 12, occurrence of separation at the joint portion between the first metal layer 11 and the ceramic substrate 12, and separation of the joint portion between the second metal layer 13 and the ceramic substrate 12 are caused. The generation is suppressed. Generation | occurrence | production of this crack and suppression of peeling are demonstrated in detail. As described above, when the use environment temperature of the heat dissipation module 10 (semiconductor module 100) changes due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 12 and the second metal layer 13, the ceramic substrate 12 In comparison, the second metal layer 13 tends to shrink or extend more, so that stress is applied to the ceramic substrate 12. Similarly, stress is applied to the ceramic substrate 12 due to the difference in coefficient of thermal expansion between the ceramic substrate 12 and the first metal layer 11. Thus, stress is applied to the ceramic substrate 12 on the first surface S1 and the second surface S2, respectively. Since the directions of these stresses are symmetrical in the Z-axis direction with the ceramic substrate 12 interposed therebetween, when these stresses are approximately equal, they are canceled from each other, and deformation (warping) of the ceramic substrate 12 is suppressed. Therefore, in this embodiment, the position d2 of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 is set to 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm or less on the outer side with respect to the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13. By doing so, the stress applied to each of the first surface S1 and the second surface S2 is made substantially equal to suppress deformation (warpage) of the ceramic substrate 12. Thereby, generation | occurrence | production of the crack in the ceramic substrate 12, generation | occurrence | production of peeling of the junction part of the 1st metal layer 11 and the ceramic substrate 12, and generation | occurrence | production of peeling of the junction part of the 2nd metal layer 13 and the ceramic substrate 12 are suppressed. I am doing so.

上述した外周端面11aは、請求項における第1外周端面に相当する。また、外周端面12aは請求項における第2外周端面に、外周端面13aは請求項における第3外周端面に、X軸方向は請求項における所定の方向に、第1金属層11においてセラミックス基板12と接触する面(−Z方向の端面)は請求項における第1接触面に、第2金属層13においてセラミックス基板12と接触する面(+Z方向の端面)は請求項における第2接触面に、第1金属層11においてセラミックス基板12と接触する面(−Z方向の端面)の外周端は請求項における第1外周端に、第2金属層13においてセラミックス基板12と接触する面(+Z方向の端面)の外周端は請求項における第2外周端に、セラミックス基板12の外周端面12aは請求項における第3外周端に、それぞれ相当する。   The outer peripheral end face 11a described above corresponds to the first outer peripheral end face in the claims. The outer peripheral end face 12a is the second outer peripheral end face in the claims, the outer peripheral end face 13a is the third outer peripheral end face in the claims, the X-axis direction is the predetermined direction in the claims, and the ceramic substrate 12 in the first metal layer 11 is The contact surface (the end surface in the −Z direction) is the first contact surface in the claims, and the surface in the second metal layer 13 that contacts the ceramic substrate 12 (the end surface in the + Z direction) is the second contact surface in the claims. The outer peripheral edge of the surface of the first metal layer 11 that contacts the ceramic substrate 12 (the end surface in the −Z direction) is the first outer peripheral end of the claims, and the second metal layer 13 is the surface that contacts the ceramic substrate 12 (the end surface in the + Z direction). ) Corresponds to the second outer peripheral end of the claims, and the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 corresponds to the third outer peripheral end of the claims.

A2.放熱モジュールの製造:
図3は、放熱モジュール10の製造方法の手順を示すフローチャートである。なお、図3では、各工程の右側に、各工程の処理結果を模式的に示している。まず、セラミックス基板22と、2つの金属層11,13の基材である2つの金属板21,23とが用意される(ステップS105)。セラミックス基板22は、周知の方法により製造することができる。すなわち、セラミックス材料と有機バインダとを含むスラリーを、ドクターブレード法などによるキャスティングによりシート状に成型し、かかるシートを定型の金型により打ち抜くことで、セラミックス生シート(グリーンシート)を成型する。そして、かかるセラミックス生シートを加熱して脱脂した後に焼成することにより、セラミックス基板22を製造することができる。セラミックス基板22の製造方法は、上述したドクターブレード法を用いる方法に限定されるものではない。例えば、プレス焼成体を所定の形状に切り出して研磨する方法を採用してもよい。なお、図3に示すように、第2金属層13の基材である金属板23は、予め、X軸方向の長さが、セラミックス基板22のX軸方向の長さに比べて短くなるように形成されている。これに対して、第1金属層11の基材である金属板21のX軸方向の長さは、セラミックス基板22のX軸方向の長さと同じである。
A2. Manufacturing heat dissipation module:
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the heat dissipation module 10. In addition, in FIG. 3, the process result of each process is typically shown on the right side of each process. First, the ceramic substrate 22 and the two metal plates 21 and 23 which are the base materials of the two metal layers 11 and 13 are prepared (step S105). The ceramic substrate 22 can be manufactured by a known method. That is, a slurry containing a ceramic material and an organic binder is formed into a sheet shape by casting using a doctor blade method or the like, and the sheet is punched out with a fixed die, thereby forming a green ceramic sheet (green sheet). And the ceramic substrate 22 can be manufactured by baking after baking this ceramic raw sheet, degreasing | defatting. The method for manufacturing the ceramic substrate 22 is not limited to the method using the doctor blade method described above. For example, a method in which a press fired body is cut into a predetermined shape and polished may be employed. As shown in FIG. 3, the length of the metal plate 23 that is the base material of the second metal layer 13 is previously shorter than the length of the ceramic substrate 22 in the X-axis direction. Is formed. On the other hand, the length in the X-axis direction of the metal plate 21 that is the base material of the first metal layer 11 is the same as the length in the X-axis direction of the ceramic substrate 22.

金属板21とセラミックス基板22とが接合され、また、金属板23とセラミックス基板22とが接合される(ステップS110)。本実施形態では、ステップS110における接合は、ろう付けにより実現される。具体的には、まず、金属板21とセラミックス基板22との間、および金属板23とセラミックス基板22との間に、それぞれろう材を配置して、これらの基材(金属板21、セラミックス基板22、金属板23およびろう材)を積層する。なお、ろう材としては、箔状のろう材や、ペースト状のろう材を採用することができる。次に、得られた積層体を、冶具を用いて積層方向に挟み込んで加圧しながら所定時間だけ加熱して、金属板21とセラミックス基板22との間、および金属板23とセラミックス基板22との間を接合する。なお、ろう付けに代えて、溶湯接合等の任意の接合方法を、金属板21とセラミックス基板22との間、および金属板23とセラミックス基板22との間の接合に用いてもよい。なお、本工程(ステップS110)により、セラミックス基板12(セラミックス層)が形成される。   The metal plate 21 and the ceramic substrate 22 are joined, and the metal plate 23 and the ceramic substrate 22 are joined (step S110). In the present embodiment, the joining in step S110 is realized by brazing. Specifically, first, a brazing material is disposed between the metal plate 21 and the ceramic substrate 22 and between the metal plate 23 and the ceramic substrate 22, and these base materials (metal plate 21, ceramic substrate) are arranged. 22, metal plate 23 and brazing material) are laminated. As the brazing material, a foil-like brazing material or a paste-like brazing material can be employed. Next, the obtained laminate is sandwiched in the laminating direction using a jig and heated for a predetermined time while being pressed, and between the metal plate 21 and the ceramic substrate 22 and between the metal plate 23 and the ceramic substrate 22. Join between. Instead of brazing, any joining method such as molten metal joining may be used for joining between the metal plate 21 and the ceramic substrate 22 and between the metal plate 23 and the ceramic substrate 22. In addition, the ceramic substrate 12 (ceramic layer) is formed by this process (step S110).

次に、第1金属層11の基材となる金属板21において、周縁部をエッチングすると共に、回路パターンを形成する(ステップS115)。周辺部をエッチングする方法として、本実施形態では、ケミカルエッチングを採用する。なお、ケミカルエッチングに代えて、ミリングやレーザーエッチング等の任意の方法を採用してもよい。回路パターンの形成方法として、本実施形態では、所定の回路形状となるようにレジストフィルムを金属板21に貼り付けた後に、ケミカルエッチングを行う方法を採用する。なお、上述したケミカルエッチングを行う方法に代えて、ミリング加工やプレス打ち抜き加工によって回路状に形成された複数の金属板を、ろう付けする方法を採用してもよい。   Next, in the metal plate 21 serving as the base material of the first metal layer 11, the peripheral portion is etched and a circuit pattern is formed (step S115). In this embodiment, chemical etching is employed as a method for etching the peripheral portion. Instead of chemical etching, any method such as milling or laser etching may be employed. As a method for forming a circuit pattern, this embodiment employs a method in which chemical etching is performed after a resist film is attached to the metal plate 21 so as to have a predetermined circuit shape. Instead of the above-described chemical etching method, a method of brazing a plurality of metal plates formed in a circuit shape by milling or press punching may be employed.

次に、金属板23においてフィン15を形成する(ステップS120)。本実施形態では、切り起こし加工によってフィン15を形成する。具体的には、図3に示すように、金属板23に対して、刃物60(図示しない切削工具の切れ刃)を斜めに切り込ませ、円弧状のフィン15を多数形成する。切り起こし加工により形成されたフィン15の表面には、Z軸方向に伸びる切り起こし時の加工痕が生じ得る。加えて、加工時に刃物60と接触したフィン15の外周側表面は、刃物60と接触しない内周側表面に比べて光沢度がより高くなる傾向がある。なお、切り起こし加工に代えて、切削刃物を用いたミゾ切りなど、任意の方法によってフィン15を形成してもよい。以上の工程により、放熱モジュール10が完成する。   Next, the fin 15 is formed in the metal plate 23 (step S120). In the present embodiment, the fins 15 are formed by cutting and raising. Specifically, as shown in FIG. 3, a blade 60 (cutting blade of a cutting tool (not shown)) is obliquely cut into the metal plate 23 to form a large number of arc-shaped fins 15. On the surface of the fin 15 formed by the cutting and raising process, a processing trace at the time of the cutting and raising extending in the Z-axis direction may be generated. In addition, the outer peripheral surface of the fin 15 that contacts the blade 60 during processing tends to have higher gloss than the inner peripheral surface that does not contact the blade 60. Note that the fins 15 may be formed by an arbitrary method such as groove cutting using a cutting blade instead of the cutting and raising process. The heat dissipation module 10 is completed through the above steps.

B.実施例:
上述した実施形態に基づき、6個の放熱モジュール10(第1実施例の試料s1、第2実施例の試料s2、第3実施例の試料s3、第4実施例の試料s4、第5実施例のs5および第6実施形態の試料s6)を製造した。また、上述した実施形態とは異なる形態に基づき、4個の放熱モジュール(第1比較例の試料s7、第2比較例の試料s8、第3比較例の試料s9および第4比較例の試料s10)を製造した。そして、合計10個の放熱モジュールについて、熱サイクル試験を行って温度変化耐性について評価した。
B. Example:
Based on the embodiment described above, six heat dissipation modules 10 (sample s1 of the first example, sample s2 of the second example, sample s3 of the third example, sample s4 of the fourth example, and fifth example) S5 and the sample s6) of the sixth embodiment were manufactured. Further, based on a form different from the above-described embodiment, four heat radiation modules (first comparative example sample s7, second comparative example sample s8, third comparative example sample s9, and fourth comparative example sample s10). ) Was manufactured. And about a total of ten heat dissipation modules, the heat cycle test was done and temperature change tolerance was evaluated.

図4は、各試料s1〜s10の温度変化耐性の評価結果を示す説明図である。図4では、各試料s1〜s10について、第2金属層13の平面視形状と、第1金属層11の平面視形状と、位置d1と、位置d2と、評価結果とを表している。なお、第2金属層13の平面視形状として、長手方向の長さL1(ミリメートル)と、短手方向の長さL2(ミリメートル)とを表している。また、第1金属層11の平面視形状として、長手方向の長さL3(ミリメートル)と、短手方向の長さL4(ミリメートル)とを表している。また、位置d1とは、上述したように、セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合における第2金属層13の外周端面13aの位置を意味する。また、位置d2とは、上述したように、第2金属層13の外周端面13aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合における第1金属層11の外周端面11aの位置を意味する。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing the evaluation results of the temperature change resistance of the samples s1 to s10. In FIG. 4, the planar view shape of the second metal layer 13, the planar view shape of the first metal layer 11, the position d1, the position d2, and the evaluation results are shown for each of the samples s1 to s10. In addition, as a planar view shape of the 2nd metal layer 13, the length L1 (millimeter) of a longitudinal direction and the length L2 (millimeter) of a transversal direction are represented. Moreover, as the planar view shape of the 1st metal layer 11, the length L3 (millimeter) of a longitudinal direction and the length L4 (millimeter) of a transversal direction are represented. In addition, as described above, the position d1 refers to the second metal layer 13 when the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively. It means the position of the outer peripheral end face 13a. The position d2 is the first metal layer when the outer peripheral end face 13a of the second metal layer 13 is defined as the reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, as described above. 11 indicates the position of the outer peripheral end face 11a.

各試料s1〜s10の製造において、第1金属層11および第2金属層13は、いずれもアルミニウム(Al)により形成した。また、各試料s1〜s10の製造において、セラミックス基板12は、窒化アルミニウム(AlN)により形成した。各試料s1〜s10におけるセラミックス基板12の大きさは、以下のとおりであった。すなわち、セラミックス基板12の平面視における長手方向の長さは34ミリメートルであり、セラミックス基板12の平面視における短手方向の長さは20ミリメートルであり、セラミックス基板12の厚さは0.635ミリメートルであった。また、各試料s1〜s10において、接合部14の厚さは0.9ミリメートルであった。また、各試料s1〜s10において、フィン15のZ軸方向の長さh1は5ミリメートル、フィン15のピッチp1は0.6ミリメートル、フィン15の厚さは0.25ミリメートルであった。   In the manufacture of the samples s1 to s10, the first metal layer 11 and the second metal layer 13 were both made of aluminum (Al). In the manufacture of the samples s1 to s10, the ceramic substrate 12 was formed of aluminum nitride (AlN). The size of the ceramic substrate 12 in each of the samples s1 to s10 was as follows. That is, the length in the longitudinal direction of the ceramic substrate 12 in plan view is 34 mm, the length in the short direction of the ceramic substrate 12 in plan view is 20 mm, and the thickness of the ceramic substrate 12 is 0.635 mm. Met. Further, in each of the samples s1 to s10, the thickness of the joint portion 14 was 0.9 millimeter. In each sample s1 to s10, the length h1 of the fin 15 in the Z-axis direction was 5 millimeters, the pitch p1 of the fins 15 was 0.6 millimeters, and the thickness of the fins 15 was 0.25 millimeters.

各試料s1〜s10の製造において、図3に示すステップS110(各層間の接合)では、Al−Si系ろう材箔を用いてろう付けを行った。また、ステップS115では、ケミカルエッチングにより回路パターンを形成した。また、ステップS120では、切り起こし加工によりフィン15を形成した。   In the manufacture of the samples s1 to s10, brazing was performed using an Al—Si based brazing foil in step S110 (bonding between the layers) shown in FIG. In step S115, a circuit pattern was formed by chemical etching. In step S120, the fins 15 are formed by cutting and raising.

各実施例の試料s1〜s6は、以下の2つの条件(第1条件および第2条件)を満たす。
・第1条件:セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層13の外周端面13aの位置はプラスである。(換言すると、第2金属層13の外周端面13aは、セラミックス基板12の外周端面12aよりも内側に位置する。)
・第2条件:第2金属層13の外周端面13aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第1金属層11の外周端面11aの位置d2は、−1.5ミリメートル以上かつ+1.5ミリメートル以下である。
Samples s1 to s6 of each example satisfy the following two conditions (first condition and second condition).
First condition: When the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin), and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, the position of the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13 is It is a plus. (In other words, the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13 is located inside the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12).
Second condition: When the outer peripheral end face 13a of the second metal layer 13 is used as a reference (origin), and the −X direction and the + X direction are respectively defined as plus and minus, the outer end face 11a of the first metal layer 11 The position d2 is not less than −1.5 millimeters and not more than +1.5 millimeters.

これに対して、各比較例の試料s7〜s10は、上記2つの条件のいずれかを満たしていなかった。なお、各比較例の試料s7〜s10は、上記2つの条件のいずれかを満たしていない点において、各実施例の試料s1〜s6と異なり、他の構成、形成材料、製造方法は、各実施例の試料s1〜s6と同じであった。   On the other hand, the samples s7 to s10 of each comparative example did not satisfy either of the two conditions. Note that the samples s7 to s10 of each comparative example differ from the samples s1 to s6 of each example in that the samples s7 to s10 do not satisfy either of the above two conditions. It was the same as sample s1-s6 of an example.

熱サイクル試験として、各試料s1〜s10について、摂氏−40度の環境下での30分間の放置と、摂氏+200度の環境下での30分間の放置とを交互に繰り返すことを合計3000回実行した。   As a thermal cycle test, for each sample s1 to s10, a total of 3,000 times was repeated for 30 minutes in an environment of -40 degrees Celsius and for 30 minutes in an environment of +200 degrees Celsius. did.

上述した熱サイクル試験後の各試料s1〜s10において、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離、および第1金属層11と第2金属層13(接合部14)との接合部分の剥離の有無を、目視にて確認した。そして、クラックまたはいずれかの接合部分での剥離が発生した場合には温度変化耐性を低く評価し(図4における「×」)、クラックおよび両接合部分での剥離が発生しなかった場合には温度変化耐性を高く評価した(図4における「○」)。   In each of the samples s1 to s10 after the thermal cycle test described above, generation of cracks in the ceramic substrate 12, peeling of the joint portion between the first metal layer 11 and the ceramic substrate 12, and the first metal layer 11 and the second metal layer 13 are performed. The presence or absence of peeling of the joint portion with (joint portion 14) was visually confirmed. And when cracks or peeling at any joint part occurs, the temperature change resistance is evaluated low ("X" in FIG. 4), and when cracks and peeling at both joint parts do not occur The temperature change resistance was highly evaluated (“◯” in FIG. 4).

図5は、第1実施例の試料s1の詳細構成を示す説明図である。図5における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図2における最上段、中段および最下段に対応している。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the sample s1 of the first embodiment. The uppermost, middle and lowermost stages in FIG. 5 correspond to the uppermost, middle and lowermost stages in FIG. 2, respectively.

図5の中段に示すように、試料s1において、位置d2は0(ゼロ)であった。すなわち、第1実施例の試料s1では、第1金属層11の外周端面11aのX軸方向に沿った位置は、第2金属層13の外周端面13aのX軸方向に沿った位置と一致していた。なお、試料s1は、前述の第1条件および第2条件を満たしていた。   As shown in the middle part of FIG. 5, in the sample s1, the position d2 was 0 (zero). That is, in the sample s1 of the first example, the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 coincides with the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13. It was. The sample s1 satisfied the first condition and the second condition described above.

図6は、第4実施例の試料s4の詳細構成を示す説明図である。図6における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図2における最上段、中段および最下段に対応している。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the sample s4 of the fourth embodiment. The top, middle, and bottom stages in FIG. 6 correspond to the top, middle, and bottom stages in FIG. 2, respectively.

図6の中段に示すように、試料s4において、位置d2はマイナス(−1.5ミリメートル)であった。すなわち、第4実施例の試料s4では、第1金属層11の外周端面11aのX軸方向に沿った位置は、第2金属層13の外周端面13aのX軸方向に沿った位置よりも外側であった。なお、試料s4は、前述の第1条件および第2条件を満たしていた。   As shown in the middle part of FIG. 6, in the sample s4, the position d2 was minus (−1.5 millimeters). That is, in the sample s4 of the fourth example, the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 is outside the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13. Met. Note that the sample s4 satisfied the first condition and the second condition described above.

第2実施例の試料s2、第3実施例の試料s3、第5実施例の試料s5および第6実施例の試料s6の詳細構成は、図2に示す実施形態の放熱モジュール10の詳細構成と同様であった。また、図4に示すように、これらの試料s2、s3、s5およびs6は、いずれも前述の第1条件および第2条件を満たしていた。   The detailed configuration of the sample s2 of the second example, the sample s3 of the third example, the sample s5 of the fifth example, and the sample s6 of the sixth example is the same as the detailed configuration of the heat dissipation module 10 of the embodiment shown in FIG. It was the same. Further, as shown in FIG. 4, these samples s2, s3, s5, and s6 all satisfied the first condition and the second condition described above.

第1比較例の試料s7の詳細構成は、図2に示す実施形態の放熱モジュール10の詳細構成と同様であった。また、第2比較例の試料s8の詳細構成は、図6に示す第4実施例の試料s4と同様であった。但し、図4に示すように、これらの試料s7,s8は、前述の第2条件を満たしていなかった。具体的には、試料s7において、位置d2は、+2.0ミリメートルであり、+1.5ミリメートル以下の条件を満たしていなかった。また、試料s8において、位置d2は、−2.0ミリメートルであり、−1.5ミリメートル以上の条件を満たしていなかった。   The detailed configuration of the sample s7 of the first comparative example was the same as the detailed configuration of the heat dissipation module 10 of the embodiment shown in FIG. The detailed configuration of the sample s8 of the second comparative example was the same as that of the sample s4 of the fourth example shown in FIG. However, as shown in FIG. 4, these samples s7 and s8 did not satisfy the second condition. Specifically, in the sample s7, the position d2 is +2.0 millimeters and does not satisfy the condition of +1.5 millimeters or less. Further, in the sample s8, the position d2 was −2.0 millimeters and did not satisfy the condition of −1.5 millimeters or more.

図7は、第3比較例の試料s9の詳細構成を示す説明図である。図7における最上段、中段および最下段は、それぞれ、図2における最上段、中段および最下段に対応している。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the sample s9 of the third comparative example. The uppermost, middle and lowermost stages in FIG. 7 correspond to the uppermost, middle and lowermost stages in FIG. 2, respectively.

図7の中段に示すように、試料s9において、第2金属層13の外周端面13aのX軸方向に沿った位置は、セラミックス基板12の外周端面12aのX軸方向に沿った位置と一致していた。したがって、第3比較例の試料s9は、上述した第1条件を満たしていなかった。なお、試料s9は、上述した第2条件は満たしていた。   7, in the sample s9, the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13 coincides with the position along the X-axis direction of the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12. It was. Therefore, the sample s9 of the third comparative example did not satisfy the first condition described above. Note that the sample s9 satisfied the second condition described above.

第4比較例の試料s10の詳細構成は、図7に示す第3比較例の試料s9の詳細構成と同様である。但し、図4に示すように、試料s9の位置d2は+2.5ミリメートルであるため、第3比較例の試料s9は、上述した第1条件に加えて、第2条件も満たしていなかった。   The detailed configuration of the sample s10 of the fourth comparative example is the same as the detailed configuration of the sample s9 of the third comparative example shown in FIG. However, as shown in FIG. 4, since the position d2 of the sample s9 is +2.5 millimeters, the sample s9 of the third comparative example did not satisfy the second condition in addition to the first condition described above.

図4に示すように、各実施例の試料s1〜s6の評価結果は高い評価「○」であった。これに対して、各比較例のs7〜s10の評価結果は低い評価「×」であった。各比較例の試料s7〜s10は、上述した第1条件と第2条件とのうち、少なくとも一方を満たしていなかったため、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離、および第1金属層11と第2金属層13(接合部14)との接合部分の剥離のうち、少なくとも1つが発生したものと推測される。   As shown in FIG. 4, the evaluation results of the samples s1 to s6 of each example were high evaluation “◯”. On the other hand, the evaluation result of s7-s10 of each comparative example was low evaluation "x". Since the samples s7 to s10 of each comparative example did not satisfy at least one of the first condition and the second condition described above, the occurrence of cracks in the ceramic substrate 12, the first metal layer 11 and the ceramic substrate 12 It is presumed that at least one of the peeling of the joining portion and the peeling of the joining portion between the first metal layer 11 and the second metal layer 13 (joining portion 14) occurred.

これに対して、各実施例の試料s1〜s6は、上述した第1条件と第2条件とのいずれも満たしていたため、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離、および第1金属層11と第2金属層13(接合部14)との接合部分の剥離のいずれも発生しなかったものと推測される。すなわち、各実施例の試料s1〜s6では、第2金属層13の外周端(外周端面13a)がセラミックス基板12の外周端(外周端面12a)よりも内側に位置していた。このため、温度変化に伴って第2金属層13が縮もうとする際或いは延びようとする際に、セラミックス基板12の外周端付近に第2金属層13が存在しないために、セラミックス基板12の外周端付近におけるクラックの発生や、接合部分の剥離が抑制されたものと推測される。加えて、各実施例の試料s1〜s6では、第1金属層11の外周端面11aの位置d2が、第2金属層13の外周端面13aを基準として内側に1.5ミリメートル以下、かつ、外側に1.5ミリメートル以下であったため、温度変化に伴って第1金属層11および第2金属層13が縮もうとする際或いは延びようとする際に、セラミックス基板12の第1表面S1および第2表面S2に加えられる応力をキャンセルさせることができたものと推測される。このため、セラミックス基板12におけるクラックの発生、第1金属層11とセラミックス基板12との接合部分の剥離、および第1金属層11と第2金属層13(接合部14)との接合部分の剥離のいずれも発生しなかったものと推測される。   On the other hand, since the samples s1 to s6 of each example satisfied both the first condition and the second condition described above, generation of cracks in the ceramic substrate 12, the first metal layer 11 and the ceramic substrate 12 It is presumed that neither the peeling of the bonding portion nor the peeling of the bonding portion between the first metal layer 11 and the second metal layer 13 (bonding portion 14) occurred. That is, in the samples s1 to s6 of each example, the outer peripheral end (outer peripheral end surface 13a) of the second metal layer 13 was positioned inside the outer peripheral end (outer peripheral end surface 12a) of the ceramic substrate 12. For this reason, when the second metal layer 13 is about to shrink or extend as the temperature changes, the second metal layer 13 does not exist in the vicinity of the outer peripheral edge of the ceramic substrate 12. It is presumed that generation of cracks in the vicinity of the outer peripheral edge and peeling of the joint portion were suppressed. In addition, in the samples s1 to s6 of each example, the position d2 of the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 is 1.5 mm or less on the inner side with respect to the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13, and the outer side Therefore, when the first metal layer 11 and the second metal layer 13 try to shrink or extend as the temperature changes, the first surface S1 and the first surface S1 of the ceramic substrate 12 It is presumed that the stress applied to the two surfaces S2 could be canceled. For this reason, generation | occurrence | production of the crack in the ceramic substrate 12, peeling of the junction part of the 1st metal layer 11 and the ceramic substrate 12, and peeling of the junction part of the 1st metal layer 11 and the 2nd metal layer 13 (joining part 14) are carried out. It is estimated that none of these occurred.

なお、各実施例の試料s1〜s6では、フィン15の厚さは小さく、かつ、フィン15の断面形状は円弧状に湾曲した形状であるため、温度変化に起因して、フィン15は変形し易い。このため、第2金属層13全体としても温度変化に伴って変形し易いので、セラミックス基板12に加えられる応力は大きい。しかしながら、上記第1条件および第2条件を満たすことにより、クラックの発生や接合部分の剥離の発生を抑制することができたものと推測される。   In the samples s1 to s6 of each example, the fin 15 has a small thickness and the cross-sectional shape of the fin 15 is an arcuate shape. Therefore, the fin 15 is deformed due to a temperature change. easy. For this reason, since the second metal layer 13 as a whole is easily deformed with a temperature change, the stress applied to the ceramic substrate 12 is large. However, it is presumed that, by satisfying the first condition and the second condition, the generation of cracks and the separation of the joint portion could be suppressed.

C.変形例:
C1.変形例1:
上記実施形態および各実施例では、第1金属層11の外周端面11aおよび第2金属層13の外周端面13aは、いずれも厚さ方向(Z軸方向)に平行であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図8は、変形例における放熱モジュールの第1の態様の詳細構成を示す断面図である。
C. Variation:
C1. Modification 1:
In the above embodiment and each example, the outer peripheral end surface 11a of the first metal layer 11 and the outer peripheral end surface 13a of the second metal layer 13 are both parallel to the thickness direction (Z-axis direction). It is not limited to this. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the first aspect of the heat dissipation module in the modification.

図8に示す変形例における第1の態様の放熱モジュール10aは、第1金属層11に代えて第1金属層11bを備えている点と、第2金属層13に代えて第2金属層13bを備えている点とにおいて、上記実施形態の放熱モジュール10と異なり、他の構成は、実施形態の放熱モジュール10と同じである。   The heat dissipation module 10 a of the first aspect in the modification shown in FIG. 8 includes a first metal layer 11 b instead of the first metal layer 11, and a second metal layer 13 b instead of the second metal layer 13. Unlike the heat dissipation module 10 of the above embodiment, the other configurations are the same as those of the heat dissipation module 10 of the embodiment.

第1金属層11bの外周端面は、厚さ方向(Z軸方向)と平行ではない。具体的には、第1金属層11bの外周端面は、+Z方向に向かうにつれて外側に広がる形状を有している。したがって、第1金属層11bの断面形状は、−Z方向に向かうにつれてX軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。   The outer peripheral end surface of the first metal layer 11b is not parallel to the thickness direction (Z-axis direction). Specifically, the outer peripheral end surface of the first metal layer 11b has a shape that spreads outward as it goes in the + Z direction. Therefore, the cross-sectional shape of the first metal layer 11b is a tapered shape in which the length in the X-axis direction becomes shorter toward the −Z direction.

第2金属層13bは、接合部14に代えて接合部14bを備えている点において、上記実施形態の第2金属層13と異なり、他の構成は、実施形態の第2金属層13と同じである。   The second metal layer 13b is different from the second metal layer 13 of the above-described embodiment in that the second metal layer 13b includes a joint 14b instead of the joint 14, and other configurations are the same as those of the second metal layer 13 of the embodiment. It is.

第2金属層13bの外周端面(接合部14bの外周端面)は、厚さ方向(Z軸方向)と平行ではない。具体的には、第2金属層13bの外周端面(接合部14bの外周端面)は、+Z方向に向かうにつれて内側に縮まる形状を有している。したがって、接合部14bの断面形状は、+Z方向に向かうにつれてX軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。   The outer peripheral end surface of the second metal layer 13b (the outer peripheral end surface of the bonding portion 14b) is not parallel to the thickness direction (Z-axis direction). Specifically, the outer peripheral end surface of the second metal layer 13b (the outer peripheral end surface of the joint portion 14b) has a shape that shrinks inward as it goes in the + Z direction. Therefore, the cross-sectional shape of the joint portion 14b is a taper shape such that the length in the X-axis direction becomes shorter toward the + Z direction.

このような構成を有する変形例における第1の態様の放熱モジュール10aは、以下の2つの条件(第3条件および第4条件)を満たす。
・第3条件:セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層13bにおいてセラミックス基板12と接触する接触面S12の外周端c2の位置d1aはプラスである。(換言すると、第2金属層13bの接触面S12の外周端c2は、セラミックス基板12の外周端面12aよりも内側に位置する。)
・第4条件:第2金属層13bの接触面S12の外周端c2を基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第1金属層11bにおいてセラミックス基板12と接触する接触面S11の外周端c1の位置d2aは、−1.5ミリメートル以上かつ+1.5ミリメートル以下である。
The heat dissipation module 10a of the first aspect in the modified example having such a configuration satisfies the following two conditions (third condition and fourth condition).
Third condition: When the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, the second metal layer 13b comes into contact with the ceramic substrate 12. The position d1a of the outer peripheral end c2 of the contact surface S12 is positive. (In other words, the outer peripheral end c2 of the contact surface S12 of the second metal layer 13b is located inside the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12).
Fourth condition: When the outer peripheral edge c2 of the contact surface S12 of the second metal layer 13b is set as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, in the first metal layer 11b The position d2a of the outer peripheral end c1 of the contact surface S11 in contact with the ceramic substrate 12 is −1.5 millimeters or more and +1.5 millimeters or less.

前述の第3条件および第4条件を満たすことにより、変形例における第1の態様の放熱モジュール10aは、上記実施形態の放熱モジュール10と同様の効果を奏することができる。   By satisfying the third condition and the fourth condition described above, the heat dissipation module 10a of the first aspect in the modified example can achieve the same effects as the heat dissipation module 10 of the above embodiment.

図9は、変形例における第2の態様の放熱モジュールの詳細構成を示す断面図である。図9に示す変形例における第2の態様の放熱モジュール10bは、第1金属層11に代えて第1金属層11cを備えている点と、第2金属層13に代えて第2金属層13cを備えている点とにおいて、上記実施形態の放熱モジュール10と異なり、他の構成は、実施形態の放熱モジュール10と同じである。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the heat dissipation module of the second aspect in the modification. The heat dissipation module 10 b of the second aspect in the modification shown in FIG. 9 includes a first metal layer 11 c instead of the first metal layer 11, and a second metal layer 13 c instead of the second metal layer 13. Unlike the heat dissipation module 10 of the above embodiment, the other configurations are the same as those of the heat dissipation module 10 of the embodiment.

第1金属層11cの外周端面は、変形例における第1の態様の第1金属層11bと同様に、厚さ方向(Z軸方向)と平行ではない。具体的には、第1金属層11cの外周端面は、−Z方向に向かうにつれて外側に広がる形状を有している。したがって、第1金属層11cの断面形状は、+Z方向に向かうにつれてX軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。   The outer peripheral end face of the first metal layer 11c is not parallel to the thickness direction (Z-axis direction), like the first metal layer 11b of the first aspect in the modification. Specifically, the outer peripheral end surface of the first metal layer 11c has a shape that spreads outward as it goes in the -Z direction. Therefore, the cross-sectional shape of the first metal layer 11c is a taper shape such that the length in the X-axis direction becomes shorter toward the + Z direction.

第2金属層13cは、接合部14に代えて接合部14cを備えている点において、上記実施形態の第2金属層13と異なり、他の構成は、実施形態の第2金属層13と同じである。   The second metal layer 13c is different from the second metal layer 13 of the above-described embodiment in that the second metal layer 13c includes a joint 14c instead of the joint 14, and the other configuration is the same as the second metal layer 13 of the embodiment. It is.

第2金属層13cの外周端面(接合部14cの外周端面)は、変形例における第1の態様の第2金属層13bと同様に、厚さ方向(Z軸方向)と平行ではない。具体的には、第2金属層13cの外周端面(接合部14cの外周端面)は、−Z方向に向かうにつれて内側に縮まる形状を有している。したがって、接合部14cの断面形状は、−Z方向に向かうにつれてX軸方向の長さが短くなるようなテーパー形状である。   The outer peripheral end surface of the second metal layer 13c (the outer peripheral end surface of the joint portion 14c) is not parallel to the thickness direction (Z-axis direction), like the second metal layer 13b of the first aspect in the modification. Specifically, the outer peripheral end surface of the second metal layer 13c (the outer peripheral end surface of the joint portion 14c) has a shape that shrinks inward as it goes in the −Z direction. Therefore, the cross-sectional shape of the joint portion 14c is a taper shape in which the length in the X-axis direction becomes shorter toward the −Z direction.

このような構成を有する変形例における第2の態様の放熱モジュール10bは、以下の2つの条件(第5条件および第6条件)を満たす。
・第5条件:セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層13cにおいてセラミックス基板12と接触する接触面S22の外周端c4の位置d1bはプラスである。(換言すると、第2金属層13cの接触面S22の外周端c4は、セラミックス基板12の外周端面12aよりも内側に位置する。)
・第6条件:第2金属層13cの接触面S22の外周端c4を基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第1金属層11cにおいてセラミックス基板12と接触する接触面S21の外周端c3の位置d2bは、−1.5ミリメートル以上かつ+1.5ミリメートル以下である。
The heat dissipation module 10b of the second aspect in the modified example having such a configuration satisfies the following two conditions (fifth condition and sixth condition).
Fifth condition: When the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, the second metal layer 13c comes into contact with the ceramic substrate 12. The position d1b of the outer peripheral end c4 of the contact surface S22 is positive. (In other words, the outer peripheral end c4 of the contact surface S22 of the second metal layer 13c is positioned inside the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12).
Sixth condition: When the outer peripheral edge c4 of the contact surface S22 of the second metal layer 13c is set as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, in the first metal layer 11c The position d2b of the outer peripheral end c3 of the contact surface S21 in contact with the ceramic substrate 12 is −1.5 millimeters or more and +1.5 millimeters or less.

前述の第5条件および第6条件を満たすことにより、変形例における第2の態様の放熱モジュール10bは、上記実施形態の放熱モジュール10と同様の効果を奏することができる。   By satisfying the fifth condition and the sixth condition described above, the heat dissipation module 10b of the second aspect in the modified example can achieve the same effects as the heat dissipation module 10 of the above embodiment.

なお、前述の第3条件と第5条件とは実質的に等しく、以下の第7条件として表わすことができる。また、前述の第4条件と第6条件とは実質的に等しく、以下の第8条件として表わすことができる。
・第7条件:セラミックス基板12の外周端面12aを基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第2金属層においてセラミックス基板12と接触する接触面の外周端の位置はプラスである。(換言すると、第2金属層の接触面の外周端は、セラミックス基板12の外周端面よりも内側に位置する。)
・第8条件:第2金属層の接触面の外周端を基準(原点)とし、かつ、−X方向および+X方向をそれぞれプラスおよびマイナスと規定した場合に、第1金属層においてセラミックス基板と接触する接触面の外周端の位置は、−1.5ミリメートル以上かつ+1.5ミリメートル以下である。
The third condition and the fifth condition described above are substantially equal and can be expressed as the following seventh condition. The fourth condition and the sixth condition described above are substantially equal and can be expressed as the following eighth condition.
Seventh condition: contact that contacts the ceramic substrate 12 in the second metal layer when the outer peripheral end surface 12a of the ceramic substrate 12 is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively. The position of the outer peripheral edge of the surface is positive. (In other words, the outer peripheral end of the contact surface of the second metal layer is located inside the outer peripheral end surface of the ceramic substrate 12).
Eighth condition: When the outer peripheral edge of the contact surface of the second metal layer is used as a reference (origin) and the −X direction and the + X direction are defined as plus and minus, respectively, the first metal layer contacts the ceramic substrate. The position of the outer peripheral edge of the contact surface is −1.5 mm or more and +1.5 mm or less.

ここで、前述の第1条件が満たされる場合には、第7条件は満たされている。同様に、前述の第2条件が満たされる場合には、第8条件は満たされている。したがって、少なくとも前述の第7条件および第8条件を満たす放熱モジュールを、本発明の放熱モジュールに適用することができる。   Here, when the first condition is satisfied, the seventh condition is satisfied. Similarly, when the second condition described above is satisfied, the eighth condition is satisfied. Therefore, the heat dissipation module satisfying at least the seventh condition and the eighth condition described above can be applied to the heat dissipation module of the present invention.

C2.変形例2:
上記実施形態および各実施例では、第2金属層13の基材である金属板23として、予めX軸方向の長さがセラミックス基板22のX軸方向の長さに比べて短く形成された金属板を用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第2金属層13の基材として、X軸方向の長さがセラミックス基板22のX軸方向の長さ以上である金属板を用いてもよい。かかる構成においては、ステップS110の後(ステップS115の前又はステップS115の後)において、第2金属層13の基材である金属板の周縁部を加工して、金属板のX軸方向の長さがセラミックス基板22のX軸方向の長さに比べて短くなるように形成することが好ましい。
C2. Modification 2:
In the embodiment and each example described above, the metal plate 23 that is the base material of the second metal layer 13 is a metal whose length in the X-axis direction is previously shorter than the length of the ceramic substrate 22 in the X-axis direction. Although the board was used, this invention is not limited to this. For example, as the base material of the second metal layer 13, a metal plate whose length in the X-axis direction is equal to or longer than the length of the ceramic substrate 22 in the X-axis direction may be used. In such a configuration, after step S110 (before step S115 or after step S115), the peripheral portion of the metal plate that is the base material of the second metal layer 13 is processed, and the length of the metal plate in the X-axis direction is thus increased. Is preferably shorter than the length of the ceramic substrate 22 in the X-axis direction.

また、例えば、第2金属層13の基材として、X軸方向の長さがセラミックス基板22のX軸方向の長さ以上である金属板(以下、「第1金属板」と呼ぶ)と、X軸方向の長さがセラミックス基板22のX軸方向の長さよりも短い金属板(以下、「第2金属板」と呼ぶ)とを用意し、セラミックス基板12の第2表面S2に第2金属板を接合し、第2金属板において、セラミックス基板12が接合された面とは反対の面に、第1金属板を接合してもよい。この構成では、ステップS120において、第1金属板にフィン15を形成することが好ましい。このような構成においても、セラミックス基板12と接合される第2金属板の外周端(外周端面)は、セラミックス基板12の外周端(外周端面12a)よりも内側に位置することができる。なお、かかる構成においては、第1金属板と、フィン15が形成された後の第2金属板は、請求項における第2金属層に相当する。   Further, for example, as a base material of the second metal layer 13, a metal plate whose length in the X-axis direction is equal to or longer than the length of the ceramic substrate 22 in the X-axis direction (hereinafter referred to as “first metal plate”); A metal plate (hereinafter referred to as “second metal plate”) having a length in the X-axis direction shorter than the length in the X-axis direction of the ceramic substrate 22 is prepared, and the second metal is formed on the second surface S2 of the ceramic substrate 12. A plate may be joined and a 1st metal plate may be joined to the surface opposite to the surface where the ceramic substrate 12 was joined in a 2nd metal plate. In this configuration, it is preferable to form the fins 15 on the first metal plate in step S120. Even in such a configuration, the outer peripheral end (outer peripheral end face) of the second metal plate joined to the ceramic substrate 12 can be located inside the outer peripheral end (outer peripheral end face 12a) of the ceramic substrate 12. In this configuration, the first metal plate and the second metal plate after the fins 15 are formed correspond to the second metal layer in the claims.

C3.変形例3:
上記実施形態および各実施例では、フィン15の断面形状は、円弧状に湾曲した形状であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鋭角に屈曲した形状としてもよい。また、湾曲や屈曲せずに、直線状に延びた形状としてもよい。
C3. Modification 3:
In the said embodiment and each Example, although the cross-sectional shape of the fin 15 was the shape curved in circular arc shape, this invention is not limited to this. For example, a shape bent at an acute angle may be used. Moreover, it is good also as a shape extended linearly, without curving or bending.

C4.変形例4:
上記実施形態および各実施例では、半導体モジュール100は、第1ケース110および蓋113を備えていたが、第1ケース110および蓋113を省略してもよい。また、半導体モジュール100において、第2ケース112を省略してもよい。
C4. Modification 4:
In the embodiment and each example, the semiconductor module 100 includes the first case 110 and the lid 113, but the first case 110 and the lid 113 may be omitted. In the semiconductor module 100, the second case 112 may be omitted.

図10は、変形例における半導体モジュール100aの構成を示す断面図である。半導体モジュール100aは、第1ケース110、蓋113および第2ケース112を省略している点、樹脂115に代えて樹脂モールド215を供えている点、外部端子111に代えて外部端子211を備えている点、配線114に代えて配線214を備えている点において、図1に示す実施形態の半導体モジュール100と異なり、他の構成は、半導体モジュール100と同じである。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor module 100a in a modified example. The semiconductor module 100 a includes a first case 110, a lid 113, and a second case 112, a resin mold 215 instead of the resin 115, and an external terminal 211 instead of the external terminal 111. The semiconductor module 100 is different from the semiconductor module 100 of the embodiment shown in FIG. 1 in that the wiring 214 is provided instead of the wiring 114.

樹脂モールド215は、フィン15を除く放熱モジュール10と、外部端子211の一部と配線214とを覆う。樹脂モールド215は、樹脂(例えば、エポキシ樹脂)で形成されている。外部端子211は、屈曲した外観形状を有し、一部が樹脂モールド215内に配置され、残りの部分は樹脂モールド215から露出している。外部端子211は、導電性材料で形成されている。配線214は、配線114と同様に金属製の細線であり、外部端子211と半導体素子50とを電気的に接続すると共に、外部端子211と放熱モジュール10(第1金属層11)とを電気的に接続する。   The resin mold 215 covers the heat dissipation module 10 excluding the fins 15, a part of the external terminal 211, and the wiring 214. The resin mold 215 is formed of resin (for example, epoxy resin). The external terminal 211 has a bent external shape, a part thereof is disposed in the resin mold 215, and the remaining part is exposed from the resin mold 215. The external terminal 211 is made of a conductive material. The wiring 214 is a thin metal wire like the wiring 114, and electrically connects the external terminal 211 and the semiconductor element 50, and electrically connects the external terminal 211 and the heat dissipation module 10 (first metal layer 11). Connect to.

このような構成を有する半導体モジュール100aは、実施形態の半導体モジュール100と同様の効果を有する。   The semiconductor module 100a having such a configuration has the same effect as the semiconductor module 100 of the embodiment.

なお、上記実施形態および各実施例では、半導体モジュール100における蓋113および第1ケース110で囲まれた空間(放熱モジュール10と、半導体素子50と、配線114とを除いた空間)には、樹脂115が充填されていたが、樹脂115を省略してもよい。また、上記実施形態および各実施例では、外部端子111は第1ケース110の内部に配置されていたが、第1ケース110の内部に代えて、第1ケース110と蓋113とで囲まれた空間(樹脂115が充填されている空間)に配置されてもよい。この構成では、例えば、放熱モジュール10の第1金属層11からZ軸方向(+Z方向)に延びて蓋113から一部が露出するように外部端子を配置することができる。   In the embodiment and each example described above, a space surrounded by the lid 113 and the first case 110 in the semiconductor module 100 (a space excluding the heat dissipation module 10, the semiconductor element 50, and the wiring 114) is made of resin. 115 is filled, but the resin 115 may be omitted. Moreover, in the said embodiment and each Example, although the external terminal 111 was arrange | positioned inside the 1st case 110, it replaced with the inside of the 1st case 110, and was surrounded by the 1st case 110 and the lid | cover 113. You may arrange | position in the space (space filled with resin 115). In this configuration, for example, the external terminals can be arranged so as to extend from the first metal layer 11 of the heat dissipation module 10 in the Z-axis direction (+ Z direction) and to be partially exposed from the lid 113.

C5.変形例5:
図11は、変形例における第3ないし第5の態様の放熱モジュールの構成を示す平面図である。図11(a)は、変形例における放熱モジュールの第3の態様を示す平面図である。また、図11(b)は変形例における放熱モジュールの第4の態様を、図11(c)は変形例における放熱モジュールの第5の態様を、それぞれ示す平面図である。
C5. Modification 5:
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of the heat dissipation module of the third to fifth aspects in the modification. Fig.11 (a) is a top view which shows the 3rd aspect of the thermal radiation module in a modification. Moreover, FIG.11 (b) is a top view which shows the 4th aspect of the thermal radiation module in a modification, and FIG.11 (c) is respectively a 5th aspect of the thermal radiation module in a modification.

上記実施形態および各実施例では、例えば図2に示すように、第1金属層11の平面視形状は矩形であったが、本発明はこれに限定されるものではない。図11(a)に示す放熱モジュール10cでは、第1金属層11dは、2つの領域(領域81aおよび領域81b)からなる。各領域81a,81bは、いずれも矩形の外観形状(平面視形状)を有し、互いにX軸方向に所定の距離だけ離れて配置されている。このような構成を有する第1金属層11d全体としての平面視形状は矩形である。   In the said embodiment and each Example, as shown, for example in FIG. 2, the planar view shape of the 1st metal layer 11 was a rectangle, However, This invention is not limited to this. In the heat dissipation module 10c shown in FIG. 11A, the first metal layer 11d includes two regions (region 81a and region 81b). Each of the regions 81a and 81b has a rectangular external appearance shape (planar shape), and is disposed at a predetermined distance from each other in the X-axis direction. The planar view shape of the first metal layer 11d having such a configuration as a whole is a rectangle.

図11(b)に示す放熱モジュール10dでは、第1金属層11eは、2つの領域(領域81cおよび領域81d)からなる。領域81cは、矩形の4角のうちの1つの角が矩形に切り欠かれた外観形状(平面視形状)を有する。領域81dは、領域81cに比べて小さい面積を有し、矩形の外観形状(平面視形状)を有する。領域81dは、領域81cにおいて切り欠かれた部分に配置されており、第1金属層11e全体としての平面視形状は矩形である。   In the heat dissipation module 10d shown in FIG. 11B, the first metal layer 11e is composed of two regions (region 81c and region 81d). The region 81c has an external shape (planar shape) in which one of the four corners of the rectangle is cut out into a rectangle. The region 81d has a smaller area than the region 81c and has a rectangular external shape (planar shape). The region 81d is arranged at a notched portion in the region 81c, and the planar view shape of the first metal layer 11e as a whole is a rectangle.

図11(c)に示す放熱モジュール10eでは、第1金属層11fは、4つの領域(領域81e、領域81f、領域81gおよび領域81h)からなる。領域81fを除く他の3つの領域81e,81g,81hは、いずれも矩形の外観形状(平面視形状)を有する。領域81fは、図11(b)に示す領域81cと同様な形状を有する。このような構成を有する第1金属層11f全体としての平面視形状は矩形である。   In the heat dissipation module 10e shown in FIG. 11C, the first metal layer 11f includes four regions (region 81e, region 81f, region 81g, and region 81h). The other three regions 81e, 81g, 81h excluding the region 81f all have a rectangular external shape (planar shape). The region 81f has the same shape as the region 81c shown in FIG. The planar view shape of the first metal layer 11f having such a configuration as a whole is a rectangle.

上述した第3ないし第5の態様の放熱モジュールでは、第1金属層11d,11e,11fの平面視形状は、正確には矩形ではない。しかしながら、第1金属層11d,11e,11fを構成する複数の領域を全体としてみれば、第1金属層11d,11e,11fの平面視形状は、矩形である。換言すれば、第1金属層11d,11e,11fの平面視形状は、分割された矩形である。このような構成を有する第3ないし第5の態様の放熱モジュール10c,10d,10eは、上記実施形態の放熱モジュール10と同様な効果を有する。   In the heat dissipation modules of the third to fifth aspects described above, the shape of the first metal layers 11d, 11e, and 11f in plan view is not exactly rectangular. However, when the plurality of regions constituting the first metal layers 11d, 11e, and 11f are viewed as a whole, the planar view shape of the first metal layers 11d, 11e, and 11f is a rectangle. In other words, the planar shape of the first metal layers 11d, 11e, and 11f is a divided rectangle. The heat dissipation modules 10c, 10d, and 10e of the third to fifth aspects having such a configuration have the same effects as the heat dissipation module 10 of the above embodiment.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10,10a,10b,10c,10d,10e…放熱モジュール
11…第1金属層
11a…外周端面
11b,11c,11d,11e,11f…第1金属層
12…セラミックス基板
12a…外周端面
13,13c…第2金属層
13a…外周端面
13b…第2金属層
14,14b,14c…接合部
15…フィン
21…金属板
22…セラミックス基板
23…金属板
50…半導体素子
60…刃物
81a,81b,81c,81d,81e,81f,81g,81h…領域
100,100a…半導体モジュール
109…突き出し部
110…第1ケース
111…外部端子
112…第2ケース
113…蓋
114…配線
115…樹脂
211…外部端子
214…配線
S1…第1表面
S2…第2表面
S11,S12,S21,S22…接触面
c1,c2,c3,c4…外周端
d1,d2,d1a,d2a,d1b,d2b…位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e ... Radiation module 11 ... 1st metal layer 11a ... Outer peripheral end surface 11b, 11c, 11d, 11e, 11f ... First metal layer 12 ... Ceramic substrate 12a ... Outer peripheral end surface 13, 13c ... 2nd metal layer 13a ... Outer peripheral end surface 13b ... 2nd metal layer 14, 14b, 14c ... Joining part 15 ... Fin 21 ... Metal plate 22 ... Ceramic substrate 23 ... Metal plate 50 ... Semiconductor element 60 ... Cutlery 81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g, 81h ... area 100, 100a ... semiconductor module 109 ... protruding portion 110 ... first case 111 ... external terminal 112 ... second case 113 ... lid 114 ... wiring 115 ... resin 211 ... external terminal 214 ... Wiring S1 ... first surface S2 ... second surface S11, S12, S21, S22 ... contact Surface c1, c2, c3, c4 ... outer peripheral edge d1, d2, d1a, d2a, d1b, d2b ... position

Claims (7)

厚さ方向の一端に位置する第1表面と、前記厚さ方向の他端に位置する第2表面とを有するセラミックス基板と、
前記第1表面に接する第1接触面を有する第1金属層と、
前記第2表面に接し、放熱用のフィンが形成されている第2金属層と、
を備える放熱モジュールであって、
前記第1接触面の外周端である第1外周端は、前記第2接触面の外周端である第2外周端を基準として、内側に1.5mm以下、かつ、外側に1.5mm以下の位置に配置され、
前記第2外周端は、前記セラミックス基板の外周端である第3外周端よりも内側に位置すること、
を特徴とする放熱モジュール。
A ceramic substrate having a first surface located at one end in the thickness direction and a second surface located at the other end in the thickness direction;
A first metal layer having a first contact surface in contact with the first surface;
A second metal layer in contact with the second surface and having fins for heat dissipation formed thereon;
A heat dissipation module comprising:
The first outer peripheral end that is the outer peripheral end of the first contact surface is 1.5 mm or less on the inner side and 1.5 mm or less on the outer side with reference to the second outer peripheral end that is the outer peripheral end of the second contact surface. Placed in position,
The second outer peripheral end is located on the inner side of the third outer peripheral end which is the outer peripheral end of the ceramic substrate;
A heat dissipation module.
請求項1に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第1金属層は、前記第1外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第1外周端面を有し、
前記第2金属層は、前記第2外周端を含んで前記厚さ方向と平行な第2外周端面を有し、
前記セラミックス基板の前記第3外周端は、前記厚さ方向に平行な第3外周端面であり、
前記厚さ方向と前記第1外周端面と前記第2外周端面と前記第3外周端面とのいずれとも垂直な所定の方向において、前記第1外周端面の位置は、前記第2外周端面の位置を基準として、前記所定の方向に沿って内側に1.5mm以下、かつ、前記所定の方向に沿って外側に1.5mm以下の位置であり、
前記所定の方向において、前記第2外周端面の位置は、前記第3外周端面の位置よりも内側であること、
を特徴とする放熱モジュール。
In the heat dissipation module according to claim 1,
The first metal layer includes a first outer peripheral end surface including the first outer peripheral end and parallel to the thickness direction,
The second metal layer has a second outer peripheral end surface including the second outer peripheral end and parallel to the thickness direction,
The third outer peripheral end of the ceramic substrate is a third outer peripheral end surface parallel to the thickness direction;
In a predetermined direction perpendicular to any of the thickness direction, the first outer peripheral end surface, the second outer peripheral end surface, and the third outer peripheral end surface, the position of the first outer peripheral end surface is the same as the position of the second outer peripheral end surface. As a reference, the position is 1.5 mm or less on the inside along the predetermined direction and 1.5 mm or less on the outside along the predetermined direction,
In the predetermined direction, the position of the second outer peripheral end surface is inside the position of the third outer peripheral end surface;
A heat dissipation module.
請求項1または請求項2に記載の放熱モジュールにおいて、
前記フィンは、前記第2金属層の基材に対して切り起こし加工を行うことにより形成されていること、
を特徴とする放熱モジュール。
In the heat dissipation module according to claim 1 or 2,
The fin is formed by cutting and raising the base material of the second metal layer;
A heat dissipation module.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第2金属層には、複数の前記フィンが形成されており、
各フィンの前記厚さ方向の長さは、3ミリメートル以上かつ7ミリメートル以下であり、
隣り合う前記フィンのピッチは、0.2ミリメートル以上かつ1.0ミリメートル以下であり、
各フィンの厚さは、0.1ミリメートル以上かつ0.5ミリメートル以下であること、
を特徴とする放熱モジュール。
In the heat dissipation module according to any one of claims 1 to 3,
A plurality of the fins are formed in the second metal layer,
The length in the thickness direction of each fin is 3 mm or more and 7 mm or less,
The pitch of the adjacent fins is 0.2 mm or more and 1.0 mm or less,
The thickness of each fin is 0.1 mm or more and 0.5 mm or less,
A heat dissipation module.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の放熱モジュールにおいて、
前記第2金属層は、前記フィンと、前記フィンおよび前記第2表面に接合されている接合部と、を有し、
前記接合部の前記厚さ方向の長さは、0.5ミリメートル以上かつ1.5ミリメートル以下であること、
を特徴とする放熱モジュール。
In the heat dissipation module according to any one of claims 1 to 4,
The second metal layer has the fin, and a joint portion joined to the fin and the second surface,
The length in the thickness direction of the joint is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less;
A heat dissipation module.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の放熱モジュールを備える半導体モジュールであって、
前記第1金属層には、半導体素子が接合されており、
前記半導体素子と前記第1金属層と前記セラミックス基板とは、樹脂により覆われていること、
を特徴とする半導体モジュール。
A semiconductor module comprising the heat dissipation module according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor element is bonded to the first metal layer,
The semiconductor element, the first metal layer, and the ceramic substrate are covered with a resin;
A semiconductor module characterized by the following.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の放熱モジュールを備える半導体モジュールであって、
前記第1金属層には、半導体素子が接合されており、
前記半導体素子と前記放熱モジュールとを覆うケースを備えること、
を特徴とする半導体モジュール。
A semiconductor module comprising the heat dissipation module according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor element is bonded to the first metal layer,
Comprising a case covering the semiconductor element and the heat dissipation module;
A semiconductor module characterized by the following.
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