JP4844702B1 - マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法 - Google Patents

マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4844702B1
JP4844702B1 JP2011505298A JP2011505298A JP4844702B1 JP 4844702 B1 JP4844702 B1 JP 4844702B1 JP 2011505298 A JP2011505298 A JP 2011505298A JP 2011505298 A JP2011505298 A JP 2011505298A JP 4844702 B1 JP4844702 B1 JP 4844702B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
heating
masking jig
opening
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011505298A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2011141979A1 (ja
Inventor
孝 池尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP4844702B1 publication Critical patent/JP4844702B1/ja
Publication of JPWO2011141979A1 publication Critical patent/JPWO2011141979A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04Impact or kinetic deposition of particles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/16Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for controlling the spray area
    • B05B12/20Masking elements, i.e. elements defining uncoated areas on an object to be coated
    • B05B12/28Masking elements, i.e. elements defining uncoated areas on an object to be coated for defining uncoated areas that are not enclosed within coated areas or vice versa, e.g. for defining U-shaped border lines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1481Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B05B7/1486Spray pistols or apparatus for discharging particulate material for spraying particulate material in dry state
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

絶縁基板(10)の裏面(10b)には冷却器(30)が接続されている。マスキング治具(60)は、コールドスプレー装置(40)が絶縁基板(10)の表面(10a)に銅粉末(41)を噴射して被膜(41a)を形成する場合に、被膜(41a)が形成される成膜領域を特定するために用いられる。このマスキング治具(60)には、成膜領域を特定する開口(63)が形成されていて絶縁基板(10)の表面(10a)に接触する金属部材(61)が設けられている。そして、金属部材(61)の内部に開口(63)の近傍を加熱可能な電熱線(70)が設けられている。これにより、パワーモジュールを構成する絶縁基板(10)の裏面(10b)に冷却器(30)が予め接続されている場合に、安価な構成により絶縁基板(10)の表面10aが加熱された状態で、コールドスプレー装置(40)が絶縁基板(10)の表面(10a)に銅粉末(41)を噴射できる。
【選択図】図1

Description

パワーモジュールを構成する基板の表面に対して、材料粉末の被膜を形成する場合に、被膜が形成される成膜領域を特定するマスキング治具、及び基板を加熱する基板加熱装置に関する。また、噴射装置が材料粉末を基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法に関する。
近年、上記した成膜方法として、例えばコールドスプレー法が提案されている。コールドスプレー法とは、噴射装置が材料粉末の融点又は軟化温度より低い温度に加熱された作動ガスとともに、材料粉末をノズルから高速で噴射して、固体状態の材料粉末を基板の表面に衝突させて被膜を形成する技術である。このコールドスプレー法では、材料粉末を溶融又は軟化した状態にして基板の表面に高速で吹き付ける溶射法と比べて、材料粉末を高温に加熱する必要がない。このため、材料粉末の性質が酸化等により変化することを抑えることができ、基板の表面に密着度が高い被膜を形成することができる。
上述したコールドスプレー法は、例えば下記特許文献1に記載されている。このコールドスプレー法では、図4に示したように、基板110の裏面110bに加熱プレート111が接続されていて、この加熱プレート111を加熱する加熱ヒータ112が設けられている。また、下記特許文献1には、変形実施形態として、レーザー装置を用いて基板110の表面110aを加熱することが記載されている。これにより、コールドスプレー装置120から噴射された材料粉末121は、基板110が加熱された状態で基板110の表面110aに衝突することになり、この衝突する部分では、材料粉末121及び基板110の表面110aが変形し易くなる。この結果、材料粉末121が基板110の表面110aに付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、材料粉末121の被膜130を緻密に形成することができる。
特開2008−302317号公報
ところで、図5に概略的に示したように、インバータにおいて電力を変換する部分であるパワーモジュール200では、絶縁基板210の表面210aに、はんだ211を介してIGBT等の半導体素子212が接続されている。また、絶縁基板210の裏面210bに、半導体素子212のスイッチングにより生じる熱を放出する冷却器220(放熱装置)が応力緩和材213を介して接続されている。
このようなパワーモジュール200の製造工程では、絶縁基板210の裏面210bに予め冷却器220が接続されていて、材料粉末が噴射される範囲を特定するマスキング治具を用いつつ、コールドスプレー装置から固体状態の材料粉末を基板210の表面210aに噴射させる。これにより、絶縁基板210の表面210aに被膜230が形成され、その後、被膜230の上に、はんだ211を用いて半導体素子212を接合させる。なお、絶縁基板210の表面210aに材料粉末の被膜230を形成することは、はんだ211の濡れ性を向上させて半導体素子212を絶縁基板210の表面210aに接合し易くするためである。
上述した製造工程では、絶縁基板210の表面210aに被膜230を形成する際、絶縁基板210の裏面210bには予め冷却器220が接続されているため、絶縁基板210の裏面210b側に図4に示したような加熱プレート111及び加熱ヒータ112を配置することによって、絶縁基板210を加熱することができない。また、輻射により絶縁基板210を加熱する場合には、絶縁基板210を十分に加熱することが難しく、また冷却器220によって熱損失が大きい。更に、レーザ装置を用いて絶縁基板110の表面110aを加熱する場合には、高価なレーザ装置が新たに追加されるため、安価な構成で実施することができない。
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、放熱装置が裏面に接続されている基板に対して、安価な構成により基板の表面が加熱された状態で噴射装置が基板の表面に材料粉末を噴射できるように、マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法を提供することを目的とする。
本発明の第一態様におけるマスキング治具は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるものであって、前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な発熱手段が設けられたものであることに特徴がある。ここで、前記開口の近傍とは、前記接触部材のうち、平面視にて前記基板と重なる部分をいう。
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材に対して、熱の伝導を抑制する断熱部材が前記基板の厚さ方向に重ねられていることが好ましい。
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材は、前記開口が形成されている平面部と、この平面部から前記基板の厚さ方向に延びていて前記基板を囲む側面部とを有し、前記発熱手段が、前記平面部及び前記側面部に設けられていることが好ましい。
また、本発明の上記態様におけるマスキング治具において、前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることが好ましい。
本発明の第二態様における基板加熱装置は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱するものであって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、前記電熱線に電流を供給する電源と、前記電源を制御する制御手段と、を有するものであることに特徴がある。
また、本発明の上記態様における基板加熱装置において、前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることが好ましい。
本発明の第三態様における成膜方法は、裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法であって、前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱し、加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することに特徴がある。
また、本発明の上記態様における成膜方法において、前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することにより前記各基板の表面を加熱することが好ましい。
よって、本発明によれば、基板の表面に材料粉末の被膜を形成する際に、マスキング治具の内部に設けられた発熱手段が開口の近傍を加熱して、マスキング治具に接触している基板の表面が加熱される。このため、放熱装置が裏面に接続されている基板に対して、安価な構成により基板の表面が加熱された状態で、噴射装置が材料粉末を基板の表面に噴射することができる。この結果、材料粉末が基板の表面に付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、材料粉末の被膜を緻密に形成することができる。
絶縁基板と冷却器とコールドスプレー装置と基板加熱装置等の関係を示した概略的な全体構成図である。 裏面に冷却器が接続されている複数の絶縁基板とマスキング治具と電熱線との関係を示した平面図である。 図1に示した基板加熱装置の拡大図である。 従来において、基板が加熱された状態で材料粉末が噴射されたときの作動説明図である。 従来において、パワーモジュールの構成図である。
本発明に係るマスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、コールドスプレー法によって基板の表面に材料粉末の被膜が形成された状態を概略的に示している。図1には、絶縁基板10と、応力緩和材20と、放熱装置としての冷却器30と、噴射装置としてのコールドスプレー装置40と、基板加熱装置50とが概略的に示されている。
絶縁基板10は、パワーモジュールにおいて、IGBT等の半導体素子と冷却器30との間の電気的な接続を遮断するものである。この絶縁基板10は、三層で構成されていて、窒化アルミニウムで構成された中板11が、純アルミニウムで構成された上板12及び下板13の間に介装されている。このため、絶縁基板10の表面10a及び裏面10bは、純アルミニウムで構成されている。なお、絶縁基板10の構成は上記した構成に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
上述した絶縁基板10は、図2に示したように、一つの冷却器30の上に複数個(図2では16個)接続されていて、複数個の絶縁基板10が一つのマスキング治具60に覆われている。しかし、本実施形態を分かり易く説明するために、図1では、冷却器30の上に接続されている一つの絶縁基板10を概略的に示す。
応力緩和材20は、パワーモジュールがろう付け又ははんだ付けにより製造されるときに、熱応力により絶縁基板10又は半導体素子が破損しないようにするものである。応力緩和材20の上面と絶縁基板10の裏面とがはんだ付けされている。
冷却器30は、半導体素子のスイッチングにより生じる熱を放出するものである。この冷却器30には、絶縁基板10が応力緩和材20を介して接続されていて、冷却器30のケース31と応力緩和材20の下面とがろう付けされている。ケース31内にはフィン32が設けられていて、冷媒が流れる流路が形成されている。
ここで、半導体素子が絶縁基板10の表面10aに接合される際の製造工程を説明する。絶縁基板10の裏面10bには予め冷却器30が応力緩和材20を介して接続されていて、マスキング治具60を用いつつ、コールドスプレー装置40から材料粉末としての銅粉末41を絶縁基板10の表面10aに噴射させる。これにより、絶縁基板10の表面10aに銅粉末41の被膜41aが形成され、その後、被膜41aの上にはんだを用いて半導体素子を接合させる。なお、絶縁基板10の表面10aに銅粉末41の被膜41aを形成することは、はんだの濡れ性を向上させて半導体素子を絶縁基板10の表面10aに接合し易くするためである。
コールドスプレー装置40は、銅粉末41の融点又は軟化温度より低い温度に加熱された作動ガスとともに、固体状態の銅粉末41をノズル42から高速(例えば500〜1000m/s)で噴射するように構成されている。また、コールドスプレー装置40は、図示しない移動手段によって、絶縁基板10の平面方向に移動できるように構成されている。なお、噴射される材料粉末は、銅粉末41に限定されるものではなく、例えば、銅合金の粉末、又はアルミニウム、クロム、ニッケル、鉄或いはこれらの合金の粉末であっても良い。
噴射される銅粉末41は、プラズマ溶射法、フレーム溶射法等のように、高温(例えば1000℃)にまで加熱されることがない。このため、銅粉末41の性質が酸化等により変化することを抑えることができ、絶縁基板10の表面10aに密着度が高い被膜41aを形成することができる。なお、上述した作動ガスは、銅粉末41が酸化することを防止するものであり、例えばヘリウム、窒素、空気等である。
ところで、銅粉末41が絶縁基板10の表面10aに衝突するとき、絶縁基板10が100℃から200℃までの間に加熱されていることが好ましい。これは、衝突する銅粉末41及び絶縁基板10の表面10aが変形し易くなり、アンカー効果及びせん断変形が促進されて、銅粉末41が絶縁基板10の表面10aに付着する割合およびその密着力が向上するとともに、銅粉末41の被膜41aが緻密に形成されるためである。
しかし、絶縁基板10の裏面10bに冷却器30が予め接続されている場合、裏面10bから絶縁基板10を加熱することができない。また、輻射によって絶縁基板10を加熱する場合には、絶縁基板10の表面10aを十分に加熱することが難しく、また冷却器30によって熱損失が大きい。一方、レーザ装置を用いて絶縁基板10の表面10aを加熱する場合には、高価な装置が新たに追加されるため、安価な構成で実施することができない。
そこで、この実施形態においては、表面10a側から絶縁基板10を加熱できるように、基板加熱装置50が設けられている。基板加熱装置50は、上述したマスキング治具60と、このマスキング治具60の内部に設けられている発熱手段としての電熱線70と、この電熱線70に電流を供給する電源80と、この電源80を制御する制御手段としての電子制御装置90とを有している。
マスキング治具60は、被膜41aが形成される範囲である成膜範囲を特定するものであり、図2に示したように、複数の絶縁基板10を覆うように形成されている。このマスキング治具60は、内側に複数の絶縁基板10の表面10aに面接触する接触部材としての金属部材61を有し、この金属部材61の外側に熱の伝導を抑制する断熱部材62を有している。
また、マスキング治具60は、図2に示したように、各絶縁基板10に対応している複数個の開口63を有し、コールドスプレー装置40に対向する表面に保護膜64を有している。各開口63は、絶縁基板10の厚さ方向に銅粉末41が通過するものである。なお、図1及び図3では、本実施形態を分かり易く説明するために、一つの開口63を概略的に示す。
金属部材61は、絶縁基板10の表面10aを加熱するものであり、内部に発熱可能な電熱線70が設けられている。このため、金属部材61は、熱伝導率が高い金属で構成されていて、例えば銅又はアルミニウム等で構成されている。この金属部材61は、図3に示したように、開口63が形成されていて絶縁基板10の平面方向に延びる平面部61aを有し、平面部61aの周縁部分から冷却器30に向けて絶縁基板10の厚さ方向に延びる側面部61bを有している。
金属部材61の平面部61aは、絶縁基板10の表面10aを素早く加熱できるように、成膜領域を除いて絶縁基板10の表面10a全体に面接触している。なお、絶縁基板10が熱応力等により僅かに歪んで形成されている場合には、金属部材61の平面部61aの一部が、開口63の近傍で絶縁基板10の表面10aの一部に面接触または点接触していても良い。
断熱部材62は、加熱された金属部材61から保護膜64(マスキング治具60の表面)に熱が伝導されることを抑制するものである。このため、断熱部材62は、熱伝達率が低い素材で構成されていて、例えばガラス、発砲プラスチック、ステンレス鋼等で構成されている。この断熱部材62は、金属部材61全体を覆っている。そして、断熱部材62は、開口63が形成されていて絶縁基板10の平面方向に延びる平面部62aを有し、平面部62aの周縁部分から冷却器30に向けて絶縁基板10の厚さ方向に延びる側面部62bを有している。
断熱部材62の平面部62aは、保護膜64全体に熱が伝導されることを抑えるために、金属部材61の平面部61aに対して絶縁基板10の厚さ方向に重ねられている。これは、仮に電熱線70の発熱に応じて保護膜64が加熱されると、噴射された銅粉末41が保護膜64に付着し易くなり、付着した銅粉末41の除去が大変になるためである。即ち、マスキング治具60の内部に上述したように断熱部材62を設けることによって、噴射される銅粉末41が保護膜64に付着し難くなる。
金属部材61の側面部61b及び断熱部材62の側面部62bは、冷却器30と接触していない。これは、金属部材61が加熱されたときに、マスキング治具60から冷却器30に直接的に熱が伝導することを防止するためである。また、金属部材61の側面部61bは、絶縁基板10を囲っていて、電熱線70によって生じた熱を側面部61bの内側にこもり易くするものである。保護膜64は、断熱部材62の平面部62aの表面に対して銅粉末41が付着し難い材質で形成された膜であり、例えばセラミック又は樹脂等で表面処理された膜である。
電熱線70は、電源80から供給される電流によって発熱するものである。この電熱線70は、概略的に示した図3では、金属部材61の平面部61a及び側面部61bに設けられている。これにより、金属部材61を素早く加熱することができる。特に、電熱線70の一部は、開口63の近傍に配置されている。このため、電熱線70の発熱により、絶縁基板10の表面10aのうち成膜領域に対応する部分を素早く加熱することができる。なお、開口63の近傍とは、金属部材61のうち、平面視にて絶縁基板10と重なる部分をいう。
また、電熱線70は、図2に示したように、マスキング治具60に複数の開口63が形成されている場合、金属部材61の平面部61aで、各開口63の近傍を通過するように、蛇腹状に形成されている。言い換えると、電熱線70は、各開口63の近傍を加熱するように配置されている。このため、この場合には、電熱線70の発熱により、各絶縁基板10の表面10aのうち成膜領域に対応する部分の全てを素早く加熱することができる。電源80は、電子制御装置90によって、電熱線70に供給する電流値を制御されている。
電子制御装置90は、図1に示したうように、電源80及びコールドスプレー装置40に接続されていて、温度センサ91により検出される金属部材61の温度及びコールドスプレー装置40から銅粉末41が噴射されるタイミングに基づいて、上記した電流値を変化させる。これにより、絶縁基板10の表面10aに銅粉末41が噴射されるとき、電熱線70が発熱していて、金属部材61の温度、即ち絶縁基板10の表面10aの温度が100℃から200℃までの間の所定温度T℃になっている。
ところで、絶縁基板10の表面10aは、銅粉末41が噴射されるときにのみ所定温度T℃にまで加熱されていればよい。従って、電子制御装置90は、絶縁基板10の表面10aの温度が所定温度Tにまで加熱される時間を考慮して、銅粉末41が噴射される直前から、電熱線70が発熱するように電流値を制御するとともに、銅粉末41が噴射された後、電熱線70が発熱しないように電流値を制御する。
次に、上記した構成によって、各絶縁基板10の表面10aに銅粉末41の被膜41aを形成する成膜方法について説明する。先ず、コールドスプレー装置40から銅粉末41が噴射される前に、図2に示したように、マスキング治具60の金属部材61を全ての絶縁基板10の表面10aに接触させる。次に、電子制御装置90が作動して、電熱線70が全ての開口63の近傍を加熱する。続いて、加熱された全ての絶縁基板10の表面10aに対して、コールドスプレー装置40が絶縁基板10の平面方向に移動しながら、銅粉末41を噴射する。この結果、全ての絶縁基板10の表面10aに銅粉末41の被膜41aが形成される。
上述した実施形態の作用効果について説明する。
絶縁基板10の表面10aに銅粉末41の被膜41aを形成する際に、マスキング治具60の内部に設けられた電熱線70が開口63の近傍を加熱して、マスキング治具60に接触している絶縁基板10の表面10aが加熱される。このため、冷却器30が裏面10bに接続されている絶縁基板10に対して、安価な構成により絶縁基板10の表面10aが加熱された状態で、コールドスプレー装置40が銅粉末41を絶縁基板10の表面10aに噴射することができる。この結果、銅粉末41が絶縁基板10の表面10aに付着する割合およびその密着力を向上させることができるとともに、銅粉末41の被膜41aを緻密に形成することができる。
以上、本発明に係るマスキング治具について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記した実施形態においては、発熱手段が電熱線70であるように構成したが、発熱手段の構成は上記した構成に限定されるものではない。従って、例えば、発熱手段は、マスキング治具60における金属部材61を貫通する配管を備えていて、この配管に熱水又は熱風が循環することにより絶縁基板10の表面10aを加熱するように構成しても良い。
また、この実施形態において、マスキング治具60の形状は、平面部61a,62a及び側面部61b,62bとを備えた形状であるが、マスキング治具60の形状は上記した形状に限定されるものではなく、例えば平面部61a,62aのみを備えた形状であっても良い。また、電熱線70を蛇腹状に形成したが(図2参照)、電熱線の形状は適宜変更可能であり、例えば、電熱線を渦巻き状に形成しても良い。
また、この実施形態において、保護膜64は、コールドスプレー装置40と対向する表面全体に形成された膜であるが、保護膜は、コールドスプレー装置40と対向する表面のうち開口63の周縁部分にのみ形成されていても良い。また、マスキング治具60は、断熱部材62及び保護膜64を備えているが、断熱部材62、保護膜64を備えていなくても良い。
また、この実施形態において、電熱線70が絶縁基板10の表面10aを100℃から200℃までの間の所定温度T℃にまで加熱したが、この所定温度T℃は、材料粉末及び基板の素材を変更した場合に、適宜変更可能である。
また、この実施形態において、成膜方法としてコールドスプレー法を用いたが、コールドスプレー法に限定されるものではなく、例えばエアロゾルデポジション法を用いても良い。なお、エアロゾルデポジション法は、固体状態の微粒子である材料粉末(特にセラミックス粉末)をガスと混合することによりエアロゾル状態にして、これを常温で基板の表面に噴射して膜を形成する成膜方法である。
10 絶縁基板
20 応力緩和材
30 冷却器
40 コールドスプレー装置
41 銅粉末
41a 被膜
50 基板加熱装置
60 マスキング治具
61 金属部材
62 断熱部材
63 開口
64 保護膜
70 電熱線
80 電源
90 電子制御装置

Claims (8)

  1. 裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する場合に、前記被膜が形成される成膜領域を特定するために用いられるマスキング治具において、
    前記成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、
    前記接触部材には、その内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な発熱手段が設けられていることを特徴とするマスキング治具。
  2. 請求項1に記載するマスキング治具において、
    前記接触部材に対して、熱の伝導を抑制する断熱部材が前記基板の厚さ方向に重ねられていることを特徴とするマスキング治具。
  3. 請求項1又は請求項2に記載するマスキング治具において、
    前記接触部材は、前記開口が形成されている平面部と、この平面部から前記基板の厚さ方向に延びていて前記基板を囲む側面部とを有し、
    前記発熱手段が、前記平面部及び前記側面部に設けられていることを特徴とするマスキング治具。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れかに記載するマスキング治具において、
    前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
    前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とするマスキング治具。
  5. 裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜が形成される場合に、前記基板を加熱する基板加熱装置において、
    前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて前記基板の表面に接触する接触部材を有し、前記接触部材の内部に前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱可能な電熱線が設けられているマスキング治具と、
    前記電熱線に電流を供給する電源と、
    前記電源を制御する制御手段と、を有することを特徴とする基板加熱装置。
  6. 請求項5に記載する基板加熱装置において、
    前記接触部材には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
    前記発熱手段は、前記各開口の近傍を加熱するように配置されていることを特徴とする基板加熱装置。
  7. 裏面に放熱装置が接続されていてパワーモジュールを構成する基板に対して、噴射装置が固体状態の材料粉末を前記基板の表面に噴射して被膜を形成する成膜方法において、
    前記被膜が形成される成膜領域を特定する開口が形成されていて内部に前記開口の近傍を加熱可能な発熱手段が設けられているマスキング治具を前記基板の表面に接触させ、
    前記発熱手段が前記開口の近傍を加熱することにより前記基板の表面を加熱し、
    加熱された前記基板の表面に対して前記噴射装置が前記材料粉末を噴射することを特徴とする成膜方法。
  8. 請求項7に記載する成膜方法において、
    前記マスキング治具には、一つの前記放熱装置に接続されている複数の基板に対応して、複数の前記開口が形成されていて、
    前記発熱手段が前記各開口の近傍を加熱することにより前記各基板の表面を加熱することを特徴とする成膜方法。
JP2011505298A 2010-05-10 2010-05-10 マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法 Expired - Fee Related JP4844702B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/057856 WO2011141979A1 (ja) 2010-05-10 2010-05-10 マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4844702B1 true JP4844702B1 (ja) 2011-12-28
JPWO2011141979A1 JPWO2011141979A1 (ja) 2013-07-22

Family

ID=44914048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011505298A Expired - Fee Related JP4844702B1 (ja) 2010-05-10 2010-05-10 マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8414977B2 (ja)
EP (1) EP2455512B1 (ja)
JP (1) JP4844702B1 (ja)
KR (1) KR101131355B1 (ja)
CN (1) CN102388163B (ja)
WO (1) WO2011141979A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101343289B1 (ko) * 2010-05-18 2013-12-18 도요타지도샤가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법
JP2014033092A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN104372332B (zh) * 2013-08-13 2017-06-06 宝山钢铁股份有限公司 结晶器冷喷涂整体修复方法及边角处理专用夹紧装置
WO2015025347A1 (ja) * 2013-08-19 2015-02-26 株式会社日立製作所 電子回路基板、それを用いた半導体装置及びその製造方法
US9420731B2 (en) * 2013-09-18 2016-08-16 Infineon Technologies Austria Ag Electronic power device and method of fabricating an electronic power device
US20150246371A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Method of cold spraying components of a gas turbine engine mask therefor
US9532448B1 (en) 2016-03-03 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Power electronics modules
US10347896B2 (en) 2016-06-14 2019-07-09 Ford Global Technologies, Llc Electrical interconnects for battery cells
CN109478501B (zh) * 2016-07-27 2023-06-06 东京毅力科创株式会社 涂敷膜形成方法、涂敷膜形成装置和计算机可读取的存储介质
US11251019B2 (en) * 2016-12-15 2022-02-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Plasma device
US10640876B2 (en) 2017-03-30 2020-05-05 Ford Global Technologies, Llc Electrical interconnects for battery cells
JP6863199B2 (ja) 2017-09-25 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 プラズマ処理装置
KR101927688B1 (ko) * 2018-08-09 2019-02-26 황정식 슈미트해머용 타격점 표시를 위한 마킹장치
CN109065656A (zh) * 2018-10-31 2018-12-21 伟创力有限公司 形成用于集成在太阳能电池组件中的有色导电焊带的方法
KR102526188B1 (ko) * 2021-12-01 2023-04-26 (주)디아이비 코팅용 캐리어필름과 이를 이용한 레진 코팅방법 및 장치
CN115055296A (zh) * 2022-06-09 2022-09-16 海阳市静电设备有限公司 一种占地空间小的集成式粉末喷涂系统
CN115318486B (zh) * 2022-08-09 2023-12-29 新源动力股份有限公司 一种便携式低损伤恒压恒温平面喷涂装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06262106A (ja) * 1993-03-12 1994-09-20 Atsushi Kobayashi コーティング処理を施した塗装マスク治具及びその製造方法
JPH07300664A (ja) * 1994-04-28 1995-11-14 Fujitsu Ltd メタルマスクの製造方法とその再生方法
JP2000282219A (ja) * 1999-04-02 2000-10-10 Canon Inc 有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置
JP2003117452A (ja) * 2001-10-16 2003-04-22 Ricoh Co Ltd メタルマスク及び該メタルマスクの表面膜の製造方法
JP2006218460A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Pioneer Electronic Corp 塗布物被塗布材の製造方法および製造装置
JP2006278558A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Mitsubishi Materials Corp 絶縁伝熱構造体及びパワーモジュール用基板

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA933412A (en) * 1971-12-23 1973-09-11 Sullivan Carl Electrically heated printing screen construction
US4373441A (en) * 1980-12-23 1983-02-15 Elmar Messerschmitt Heatable sieve for screen printing
JP2003129218A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Toyota Motor Corp 成膜用マスクおよびそれを用いた薄膜の成膜方法
JP4969932B2 (ja) * 2006-07-18 2012-07-04 株式会社アルバック アライメント装置及びアライメント方法
JP4451885B2 (ja) 2007-01-18 2010-04-14 トーカロ株式会社 溶射皮膜形成方法および高速フレーム溶射装置
JP4973324B2 (ja) 2007-06-08 2012-07-11 株式会社Ihi コールドスプレー方法、コールドスプレー装置
JP4586823B2 (ja) * 2007-06-21 2010-11-24 トヨタ自動車株式会社 成膜方法、伝熱部材、パワーモジュール、車両用インバータ、及び車両
JP2009235427A (ja) 2008-03-25 2009-10-15 Institute Of National Colleges Of Technology Japan 物質表面に粒子を埋め込む方法及びそれを用いた粒子及び物質の表面酸化及び窒化方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06262106A (ja) * 1993-03-12 1994-09-20 Atsushi Kobayashi コーティング処理を施した塗装マスク治具及びその製造方法
JPH07300664A (ja) * 1994-04-28 1995-11-14 Fujitsu Ltd メタルマスクの製造方法とその再生方法
JP2000282219A (ja) * 1999-04-02 2000-10-10 Canon Inc 有機膜真空蒸着用マスク再生方法及び装置
JP2003117452A (ja) * 2001-10-16 2003-04-22 Ricoh Co Ltd メタルマスク及び該メタルマスクの表面膜の製造方法
JP2006218460A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Pioneer Electronic Corp 塗布物被塗布材の製造方法および製造装置
JP2006278558A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Mitsubishi Materials Corp 絶縁伝熱構造体及びパワーモジュール用基板

Also Published As

Publication number Publication date
CN102388163A (zh) 2012-03-21
KR20120005438A (ko) 2012-01-16
CN102388163B (zh) 2013-10-23
KR101131355B1 (ko) 2012-04-04
EP2455512A4 (en) 2012-12-12
EP2455512A1 (en) 2012-05-23
JPWO2011141979A1 (ja) 2013-07-22
WO2011141979A1 (ja) 2011-11-17
EP2455512B1 (en) 2013-11-20
US20120148738A1 (en) 2012-06-14
US8414977B2 (en) 2013-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4844702B1 (ja) マスキング治具、基板加熱装置、及び成膜方法
JP4595665B2 (ja) 配線基板の製造方法
US7256431B2 (en) Insulating substrate and semiconductor device having a thermally sprayed circuit pattern
US8865584B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5548167B2 (ja) 積層体及び積層体の製造方法
KR101585142B1 (ko) 방열 구조체, 파워 모듈, 방열 구조체의 제조 방법 및 파워 모듈의 제조 방법
JP5077529B2 (ja) 絶縁基板の製造方法、ならびに半導体装置の製造方法
JP6024750B2 (ja) 半導体モジュール
JP5321601B2 (ja) 半導体装置
US20190363033A1 (en) Igbt heat dissipation structure
JP5848874B2 (ja) 温度調節装置およびこの温度調節装置の製造方法
JP2011054889A (ja) 樹脂封止型半導体装置およびその製造方法
JP2015032758A (ja) 放熱板、パワーモジュールおよび放熱板の製造方法
JP2013168421A (ja) 配線基板および配線基板の製造方法
JP2012138629A (ja) 絶縁基板および半導体装置
JP2010239164A (ja) 配線基板
JP2013191722A (ja) 配線基板および配線基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110913

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110926

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4844702

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141021

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees