JP5067187B2 - Power module substrate with heat sink and power module with heat sink - Google Patents

Power module substrate with heat sink and power module with heat sink Download PDF

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Description

この発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールに関するものである。   The present invention relates to a power module substrate with a heat sink and a power module with a heat sink used in a semiconductor device that controls a large current and a high voltage.

この種のヒートシンク付パワーモジュール用基板として、例えば特許文献１及び特許文献２に示されるように、絶縁基板の一方の面にアルミニウムからなる回路層が形成されるとともに絶縁基板の他方の面にアルミニウムからなる金属層が形成され、この金属層の表面にヒートシンクが接合されたものが広く提案されている。
このようなヒートシンク付パワーモジュール用基板は、前記回路層に半導体チップ等の電子部品がはんだ接合されることでヒートシンク付パワーモジュールとして使用される。
特許第３１７１２３４号公報 特開平１０−０６５０７５号公報 As this type of power module substrate with a heat sink, for example, as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, a circuit layer made of aluminum is formed on one surface of an insulating substrate and aluminum is formed on the other surface of the insulating substrate. It has been widely proposed that a metal layer made of the above is formed and a heat sink is bonded to the surface of the metal layer.
Such a substrate for a power module with a heat sink is used as a power module with a heat sink by soldering an electronic component such as a semiconductor chip to the circuit layer.
Japanese Patent No. 3171234 Japanese Patent Laid-Open No. 10-065075

ところで、前述のヒートシンク付パワーモジュール用基板において、絶縁基板の他方の面側に位置する金属層及びヒートシンクの天板部の合計厚さが薄い場合、曲げ剛性が低くなって反りが生じることがあった。また、金属層が薄い場合には、ヒートシンク付パワーモジュール用基板に熱サイクルが負荷された際に、絶縁基板とヒートシンクとの熱膨張係数の関係から金属層と絶縁基板との界面に大きなせん断力が生じ、金属層と絶縁基板との界面で剥離が生じるおそれがあった。   By the way, in the above-mentioned power module substrate with a heat sink, if the total thickness of the metal layer located on the other surface side of the insulating substrate and the top plate of the heat sink is thin, the bending rigidity may be low and warping may occur. It was. In addition, when the metal layer is thin, when a thermal cycle is applied to the power module substrate with a heat sink, a large shear force is applied to the interface between the metal layer and the insulating substrate due to the thermal expansion coefficient relationship between the insulating substrate and the heat sink. There was a possibility that peeling occurred at the interface between the metal layer and the insulating substrate.

一方、金属層を厚くした場合には、パワーモジュール用基板において絶縁基板の一方の面に位置する回路層と他方の面に位置する金属層の厚さの釣り合いがとれなくなる。この状態のパワーモジュール用基板に熱サイクルが負荷されると、絶縁基板と回路層及び金属層の熱膨張係数の関係から回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面にせん断力が生じることになるが、金属層が回路層よりも厚いので前記せん断力が回路層と絶縁基板の界面により強く作用することになり、回路層と絶縁基板との界面で剥離が生じるおそれがあった。   On the other hand, when the metal layer is thickened, the thickness of the circuit layer located on one surface of the insulating substrate and the thickness of the metal layer located on the other surface in the power module substrate cannot be balanced. When a thermal cycle is applied to the power module substrate in this state, shear force is applied to the interface between the circuit layer and the insulating substrate and between the metal layer and the insulating substrate due to the relationship between the thermal expansion coefficients of the insulating substrate, the circuit layer, and the metal layer. However, since the metal layer is thicker than the circuit layer, the shear force acts more strongly on the interface between the circuit layer and the insulating substrate, and there is a possibility that peeling occurs at the interface between the circuit layer and the insulating substrate. .

特に、最近では、パワーモジュールの小型化・薄肉化が進められるとともに、その使用環境も厳しくなってきており、前述のせん断力が必要以上に大きくなる傾向にあり、さらに電子部品の発熱量も上昇する傾向にある。このため、従来よりも過酷な使用環境においても高い信頼性を有するヒートシンク付パワーモジュール用基板が求められていた。   In particular, power modules have recently been reduced in size and thickness, and the usage environment has become severe. The shearing force tends to increase more than necessary, and the heat generation of electronic components has also increased. Tend to. For this reason, the board | substrate for power modules with a heat sink which has high reliability in the severer use environment than before was calculated | required.

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、反りの発生や熱サイクル負荷時の回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面での剥離を防止することができるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can prevent the occurrence of warpage or peeling at the interface between the circuit layer and the insulating substrate and the interface between the metal layer and the insulating substrate during a heat cycle load. An object is to provide a power module substrate with a heat sink and a power module with a heat sink.

このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール基板と、前記金属層側に接合されて前記パワーモジュール基板を冷却するヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、前記金属層と前記ヒートシンクとの間には、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムからなる緩衝層が形成されており、該緩衝層の厚さｔが、０．６ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされ、前記緩衝層には、ビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられ、該軟化層の厚さが０．１ｍｍ以上とされ、前記緩衝層には、ビッカース硬度５０以上の硬化層が設けられ、前記金属層と前記緩衝層とがろう材によって接合されており、前記緩衝層と前記ヒートシンクとがろう材によって接合されていることを特徴としている。
In order to solve such problems and achieve the above object, the power module substrate with a heat sink of the present invention has a circuit layer formed on one surface of an insulating substrate and a metal layer formed on the other surface. A power module substrate with a heat sink, comprising: a power module substrate that is bonded to the metal layer side; and a heat sink that cools the power module substrate. It is buffer layer consisting of 99% or more of aluminum formed in a state before joining the heatsink and the metal layer, the thickness t of the buffer layer is a 0.6 mm ≦ t ≦ 7 mm, the buffer layer Is provided with a softening layer having a Vickers hardness of 40 or less, the thickness of the softening layer is 0.1 mm or more, and the buffer layer has a Vickers hardness of 50 or more. A hardened layer is provided, the metal layer and the buffer layer are bonded by a brazing material, and the buffer layer and the heat sink are bonded by a brazing material .

この構成のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、厚さｔが０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされた緩衝層が、金属層とヒートシンクとの間に設けられているので、絶縁基板の他方の面側に位置する金属層、緩衝層及びヒートシンクの天板部の合計厚さを確保して反りを抑制することができる。   In the power module substrate with a heat sink having this configuration, since the buffer layer having a thickness t of 0.5 mm ≦ t ≦ 7 mm is provided between the metal layer and the heat sink, the other surface of the insulating substrate Warpage can be suppressed by securing the total thickness of the metal layer, the buffer layer, and the top plate of the heat sink.

また、この緩衝層が、接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムで構成されているので、緩衝層の変形抵抗が小さく、この緩衝層によって歪みを吸収することができる。
さらに、金属層の厚さを回路層と釣り合いがとれるように構成できるとともに、金属層と接合される緩衝層の変形抵抗が小さく金属層が強く拘束されなくなるので、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層と絶縁基板の界面での剥離の発生を防止することができる。
さらに、緩衝層にビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられているので、この軟化層によって歪みを確実に吸収することにより熱サイクル負荷時に絶縁基板と金属層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、熱サイクル負荷時において、金属層が拘束されることがなくなり、絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層と絶縁基板の界面での剥離の発生を確実に防止することができる。
また、前記金属層と前記緩衝層とをろう材によって接合するので、回路層及び金属層となる金属板を絶縁基板にろう付けする際もしくはヒートシンクとパワーモジュール用基板とをろう付けする際に、緩衝層を接合することが可能となり、このヒートシンク付パワーモジュール用基板を簡単に、かつ、低コストで製造することができる。さらに、金属層と緩衝層との間に接合界面が形成されることで、金属層と緩衝層とが明確に分離され、パワーモジュール用基板における回路層と金属層との厚さの釣り合いをとることが可能となり、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。
In addition, since the buffer layer is made of aluminum having a purity of 99% or more before joining, the deformation resistance of the buffer layer is small, and strain can be absorbed by the buffer layer.
In addition, the thickness of the metal layer can be balanced with the circuit layer, and the deformation resistance of the buffer layer joined to the metal layer is small and the metal layer is not strongly constrained. The shearing force generated at the interface between the layers can be kept small, and the occurrence of peeling at the interface between the circuit layer and the insulating substrate can be prevented.
Furthermore, since a softening layer having a Vickers hardness of 40 or less is provided in the buffer layer, the shearing force generated at the interface between the insulating substrate and the metal layer at the time of thermal cycle load can be suppressed by reliably absorbing the strain by the softening layer. Can do. In addition, the metal layer is not constrained during thermal cycle loading, the shear force generated at the interface between the insulating substrate and the circuit layer can be kept small, and the occurrence of delamination at the interface between the circuit layer and the insulating substrate is ensured. Can be prevented.
Further, since the metal layer and the buffer layer are joined by a brazing material, when brazing a metal plate to be a circuit layer and a metal layer to an insulating substrate or brazing a heat sink and a power module substrate, The buffer layer can be bonded, and the power module substrate with a heat sink can be manufactured easily and at low cost. Furthermore, since the bonding interface is formed between the metal layer and the buffer layer, the metal layer and the buffer layer are clearly separated, and the thickness of the circuit layer and the metal layer in the power module substrate is balanced. Therefore, the shearing force generated at the interface between the insulating substrate and the circuit layer at the time of thermal cycle load can be reduced.

ここで、この緩衝層が、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなるように構成されているので、緩衝層の変形抵抗がさらに小さく、この緩衝層によって歪みを効率的に吸収することにより熱サイクル負荷時に絶縁基板と金属層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、金属層と絶縁基板の界面での剥離の発生を効果的に防止することができる。   Here, since the buffer layer is configured to be made of aluminum having a purity of 99.99% or more before being bonded to the heat sink and the metal layer, the deformation resistance of the buffer layer is further reduced. By efficiently absorbing the strain by the layer, the shear force generated at the interface between the insulating substrate and the metal layer during thermal cycling can be kept small, effectively preventing delamination at the interface between the metal layer and the insulating substrate. can do.

さらに、前記回路層の厚さＡと前記金属層の厚さＢとの比Ａ／Ｂを、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内となるように設定することが好ましい。
この場合、回路層の厚さと金属層の厚さとが比較的釣り合うことにより、熱サイクル負荷時のせん断力の発生を確実に抑制することができる。 Furthermore, it is preferable that the ratio A / B between the thickness A of the circuit layer and the thickness B of the metal layer is set to be within a range of 0.4 ≦ A / B ≦ 1.
In this case, since the thickness of the circuit layer and the thickness of the metal layer are relatively balanced, it is possible to reliably suppress the generation of shearing force at the time of thermal cycle loading.

本発明のヒートシンク付パワーモジュールは、前述のヒートシンク付パワーモジュール用基板と、該ヒートシンク付パワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品と、を備えることを特徴としている。
この構成のヒートシンク付パワーモジュールによれば、反り変形がなく、かつ、熱サイクル負荷時においても金属層と絶縁基板の界面及び回路層と絶縁基板の界面での剥離がないので、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることができる。 A power module with a heat sink according to the present invention includes the above-described power module substrate with a heat sink and an electronic component mounted on the circuit layer of the power module substrate with a heat sink.
According to the power module with a heat sink having this configuration, there is no warping deformation, and there is no peeling at the interface between the metal layer and the insulating substrate and at the interface between the circuit layer and the insulating substrate even under a thermal cycle load. Even in this case, the reliability can be dramatically improved.

本発明によれば、反りの発生や熱サイクル負荷時の回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面での剥離を防止することができるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate for power modules with a heat sink and power module with a heat sink which can prevent the peeling | exfoliation in the interface of a circuit layer and an insulation board | substrate at the time of generation | occurrence | production of a curvature or a heat cycle load, and the interface of a metal layer and an insulation board Can be provided.

以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。図１から図３に本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを示す。
このヒートシンク付パワーモジュール１は、回路層１３が配設されたパワーモジュール用基板１１と、回路層１３の表面にはんだ層３を介して接合された半導体チップ２と、ヒートシンク１７とを備えている。ここで、はんだ層３は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材とされている。なお、本実施形態では、回路層１３とはんだ層３との間にＮｉメッキ層（図示なし）が設けられている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 show a power module substrate with a heat sink and a power module with a heat sink according to an embodiment of the present invention.
The power module 1 with a heat sink includes a power module substrate 11 on which a circuit layer 13 is disposed, a semiconductor chip 2 bonded to the surface of the circuit layer 13 via a solder layer 3, and a heat sink 17. . Here, the solder layer 3 is made of, for example, a Sn—Ag, Sn—In, or Sn—Ag—Cu solder material. In the present embodiment, a Ni plating layer (not shown) is provided between the circuit layer 13 and the solder layer 3.

パワーモジュール用基板１１は、絶縁基板１２と、この絶縁基板１２の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１３と、絶縁基板１２の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１４とを備えている。
絶縁基板１２は、回路層１３と金属層１４との間の電気的接続を防止するものであって、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の絶縁性の高いセラミックスで構成され、本実施形態では、ＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、絶縁基板１２の厚さＣは、０．２ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｃ＝０．６３５ｍｍに設定されている。 The power module substrate 11 includes an insulating substrate 12, a circuit layer 13 disposed on one surface (the upper surface in FIG. 1) of the insulating substrate 12, and the other surface (lower surface in FIG. 1) of the insulating substrate 12. And a disposed metal layer 14.
The insulating substrate 12 prevents electrical connection between the circuit layer 13 and the metal layer 14, and is made of a highly insulating ceramic such as AlN (aluminum nitride) or Si 3 N 4 (silicon nitride). In this embodiment, it is made of AlN (aluminum nitride). Further, the thickness C of the insulating substrate 12 is set in a range of 0.2 mm ≦ C ≦ 1.5 mm, and in this embodiment, C = 0.635 mm.

回路層１３は、絶縁基板１２の一方の面に導電性を有する金属板２３がろう付けされることにより形成されている。本実施形態においては、回路層１３は、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属板２３が絶縁基板１２にろう付けされることにより形成されている。ここで、本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）のろう材箔２６を用いてろう付けしており、ろう材のＳｉが金属板２３に拡散することで回路層１３にはＳｉの濃度分布が生じている。
また、回路層１３の厚さＡは、０．３ｍｍ≦Ａ≦０．８ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ａ＝０．６ｍｍに設定されている。 The circuit layer 13 is formed by brazing a conductive metal plate 23 to one surface of the insulating substrate 12. In the present embodiment, the circuit layer 13 is formed by brazing a metal plate 23 made of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more to the insulating substrate 12. Here, in the present embodiment, brazing is performed using an Al—Si-based (Al-7.5% Si) brazing material foil 26, and the circuit layer is formed by diffusing Si of the brazing material into the metal plate 23. 13 has a Si concentration distribution.
Further, the thickness A of the circuit layer 13 is set within a range of 0.3 mm ≦ A ≦ 0.8 mm, and in this embodiment, A = 0.6 mm.

金属層１４は、絶縁基板１２の他方の面に金属板２４がろう付けされることにより形成されている。本実施形態においては、金属層２４は、回路層１３と同様に、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属板２４が絶縁基板１２にろう付けされることで形成されている。本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）のろう材箔２７を用いてろう付けしており、ろう材のＳｉが金属板２４に拡散することで金属層１４にはＳｉの濃度分布が生じている。
また、金属層１４の厚さＢは、０．３ｍｍ≦Ｂ≦１．６ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｂ＝０．６ｍｍに設定されている。 The metal layer 14 is formed by brazing a metal plate 24 to the other surface of the insulating substrate 12. In the present embodiment, the metal layer 24 is formed by brazing a metal plate 24 made of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more, like the circuit layer 13, to the insulating substrate 12. ing. In the present embodiment, brazing is performed using an Al—Si-based (Al-7.5% Si) brazing material foil 27, and the metal of the brazing material diffuses into the metal plate 24, thereby forming the metal layer 14. Si concentration distribution is generated.
Further, the thickness B of the metal layer 14 is set in a range of 0.3 mm ≦ B ≦ 1.6 mm, and in the present embodiment, B is set to 0.6 mm.

ここで、回路層１３の厚さＡと金属層１４の厚さＢとの比Ａ／Ｂは、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内に設定されており、本実施形態では、前述のようにＡ／Ｂ＝１に設定されている。つまり、本実施形態では、絶縁基板１２の一方の面に配設された回路層１３と、絶縁基板１２の他方の面に配設された金属層１４とが同じ厚さで構成され、さらに、回路層１３と金属層１４とがろう付け前の状態において同じ材質（４Ｎアルミニウム）で形成されているのである。   Here, the ratio A / B between the thickness A of the circuit layer 13 and the thickness B of the metal layer 14 is set within a range of 0.4 ≦ A / B ≦ 1, and in the present embodiment, In this way, A / B = 1 is set. That is, in this embodiment, the circuit layer 13 disposed on one surface of the insulating substrate 12 and the metal layer 14 disposed on the other surface of the insulating substrate 12 are configured with the same thickness, The circuit layer 13 and the metal layer 14 are made of the same material (4N aluminum) before brazing.

ヒートシンク１７は、前述のパワーモジュール用基板１１を冷却するためのものであり、パワーモジュール用基板１１と接合される天板部１８と、冷却媒体（例えば冷却水）を流通するための流路１９とを備えている。ヒートシンク１７のうち少なくとも天板部１８は、熱伝導性が良好な材質で構成されることが望ましく、本実施形態においては、Ａ６０６３で構成されている。また、天板部１８の厚さＤは、０．５ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｄ＝４．０ｍｍに設定されている。   The heat sink 17 is for cooling the power module substrate 11 described above, and a top plate portion 18 joined to the power module substrate 11 and a flow path 19 for circulating a cooling medium (for example, cooling water). And. At least the top plate portion 18 of the heat sink 17 is preferably made of a material having good thermal conductivity. In the present embodiment, it is made of A6063. Further, the thickness D of the top plate portion 18 is set within a range of 0.5 mm ≦ D ≦ 10 mm, and in this embodiment, D = 4.0 mm.

そして、パワーモジュール用基板１１の金属層１４とヒートシンク１７の天板部１８との間には、緩衝層１５が設けられている。この緩衝層１５は、回路層１３及び金属層１４となる金属板２３、２４と同じく、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属厚板２５で構成されており、その厚さｔが、０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍ、より好ましくは、０．６ｍｍ≦ｔ≦５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、ｔ＝０．９ｍｍとされている。また、本実施形態では、緩衝層１５は金属層１４よりも幅広となるように構成されている。   A buffer layer 15 is provided between the metal layer 14 of the power module substrate 11 and the top plate portion 18 of the heat sink 17. The buffer layer 15 is composed of a metal thick plate 25 made of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more, as with the metal plates 23 and 24 to be the circuit layer 13 and the metal layer 14. The thickness t is set in the range of 0.5 mm ≦ t ≦ 7 mm, more preferably 0.6 mm ≦ t ≦ 5 mm, and in this embodiment, t = 0.9 mm. In the present embodiment, the buffer layer 15 is configured to be wider than the metal layer 14.

この緩衝層１５は、金属層１４及び天板部１８にそれぞれろう付けにて接合されている。本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２８、２９を用いてろう付けされており、ろう材のＳｉが拡散することで、緩衝層１５には、Ｓｉの濃度分布が生じている。つまり、緩衝層１５のうち金属層１４との界面近傍及び天板部１８との界面近傍はＳｉ濃度が高くなっており、純度が９９．９９％よりも低くなっているのである。Ｓｉ濃度が高くなると、その硬度も上昇することになり、緩衝層１５においては、図２に示すように、金属層１４との界面近傍及び天板部１８との界面近傍にそれぞれ硬化層１５ａ，１５ｃが形成され、硬化層１５ａ、１５ｃの間に軟化層１５ｂが形成されているのである。なお、本実施形態では、図２に示すように、硬化層１５ａ，１５ｃのビッカース硬度が５０以上とされ、軟化層１５ｂのビッカース硬度が４０以下とされている。また、軟化層１５ｂの厚さは、０．４ｍｍとされている。   The buffer layer 15 is joined to the metal layer 14 and the top plate portion 18 by brazing. In this embodiment, brazing is performed using Al—Si based brazing foils 28 and 29, and Si concentration distribution is generated in the buffer layer 15 by diffusion of Si in the brazing material. That is, in the buffer layer 15, the Si concentration is high near the interface with the metal layer 14 and near the interface with the top plate 18, and the purity is lower than 99.99%. As the Si concentration increases, the hardness also increases. In the buffer layer 15, as shown in FIG. 2, the hardened layers 15 a, 15 b, respectively, are near the interface with the metal layer 14 and near the interface with the top plate portion 18. 15c is formed, and the softening layer 15b is formed between the hardened layers 15a and 15c. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the Vickers hardness of the hardened layers 15 a and 15 c is 50 or more, and the Vickers hardness of the softening layer 15 b is 40 or less. Moreover, the thickness of the softening layer 15b is 0.4 mm.

このようなヒートシンク付パワーモジュール用基板１０は、以下のようにして製造される。図３に示すように、ＡｌＮからなる絶縁基板１２の一方の面に回路層１３となる金属板２３（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０２ｍｍのろう材箔２６を介して積層され、絶縁基板１２の他方の面に金属層１４となる金属板２４（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０２ｍｍのろう材箔２７を介して積層される。このようにして形成された積層体をその積層方向に加圧した状態で真空炉内に装入してろう付けを行うことで、パワーモジュール用基板１１が製造される。   Such a power module substrate 10 with a heat sink is manufactured as follows. As shown in FIG. 3, a metal plate 23 (4N aluminum) serving as a circuit layer 13 is laminated on one surface of an insulating substrate 12 made of AlN via a brazing material foil 26 having a thickness of 0.02 mm. A metal plate 24 (4N aluminum) to be the metal layer 14 is laminated on the other surface of the other surface with a brazing filler metal foil 27 having a thickness of 0.02 mm. The power module substrate 11 is manufactured by charging the laminated body formed in this manner into a vacuum furnace while being pressurized in the laminating direction and brazing.

次に、パワーモジュール用基板１１の金属層１４の表面に、緩衝層１５となる金属厚板２５（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０５ｍｍのろう材箔２８を介して積層されるとともに、緩衝層１５となる金属厚板２５とヒートシンク１７の天板部１８とが厚さ０．０５ｍｍのろう材箔２９を介して積層される。このように積層した状態で積層方向に加圧するとともに真空炉内に装入してろう付けを行うことで、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０が製造される。   Next, a thick metal plate 25 (4N aluminum) serving as the buffer layer 15 is laminated on the surface of the metal layer 14 of the power module substrate 11 with a brazing filler metal foil 28 having a thickness of 0.05 mm. The thick metal plate 25 and the top plate portion 18 of the heat sink 17 are laminated via a brazing filler metal foil 29 having a thickness of 0.05 mm. In this state, the substrate 10 for a power module with a heat sink according to the present embodiment is manufactured by applying pressure in the stacking direction and inserting into a vacuum furnace to perform brazing.

このような構成とされた本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０及びヒートシンク付パワーモジュール１においては、パワーモジュール用基板１１の金属層１４とヒートシンク１７の天板部１８との間に、厚さｔが０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍに設定され、より具体的には、ｔ＝０．９ｍｍとされた緩衝層１５が設けられているので、絶縁基板１２の他方の面側に位置する金属層１４、緩衝層１５及びヒートシンク１７の天板部１８の合計厚さを確保して曲げ剛性の向上を図ることにより、反りを抑制することができる。   In the power module substrate with heat sink 10 and the power module with heat sink 1 according to the present embodiment configured as described above, between the metal layer 14 of the power module substrate 11 and the top plate portion 18 of the heat sink 17, The thickness t is set to 0.5 mm ≦ t ≦ 7 mm, and more specifically, since the buffer layer 15 having t = 0.9 mm is provided, it is located on the other surface side of the insulating substrate 12. Warpage can be suppressed by securing the total thickness of the top layer 18 of the metal layer 14, the buffer layer 15, and the heat sink 17 to improve the bending rigidity.

また、この緩衝層１５がろう付け前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなる金属厚板２５で構成されているので、緩衝層１５の変形抵抗が小さくなり、緩衝層１５によって歪みを効率的に吸収することが可能となり、熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と金属層１４の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、金属層１４と接合される緩衝層１５の変形抵抗が小さく金属層１４が強く拘束されなくなるので、絶縁基板１２と回路層１３との間に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層１３と絶縁基板１２の界面での剥離の発生を防止することができる。   Further, since the buffer layer 15 is composed of the thick metal plate 25 made of aluminum having a purity of 99.99% or more before brazing, the deformation resistance of the buffer layer 15 is reduced, and the buffer layer 15 is distorted. It becomes possible to absorb efficiently, and the shearing force generated at the interface between the insulating substrate 12 and the metal layer 14 at the time of thermal cycle load can be suppressed to a low level. Further, since the deformation resistance of the buffer layer 15 joined to the metal layer 14 is small and the metal layer 14 is not strongly restrained, the shearing force generated between the insulating substrate 12 and the circuit layer 13 can be suppressed to a small level. Generation of peeling at the interface between the insulating substrate 12 and the insulating substrate 12 can be prevented.

特に、本実施形態では、緩衝層１５にビッカース硬度４０以下の軟化層１５ｂが厚さ０．１ｍｍ以上、本実施形態では０．４ｍｍ形成されているので、この軟化層１５ｂが歪みを吸収することによって熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と金属層１４の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、金属層１４が拘束されることがないので、熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と回路層１３との間に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層１３と絶縁基板１２との間での剥離の発生を確実に防止することができる。   In particular, in this embodiment, since the softening layer 15b having a Vickers hardness of 40 or less is formed in the buffer layer 15 to a thickness of 0.1 mm or more, and in this embodiment, 0.4 mm, the softening layer 15b absorbs strain. Thus, the shearing force generated at the interface between the insulating substrate 12 and the metal layer 14 at the time of thermal cycle load can be suppressed to a low level. Further, since the metal layer 14 is not constrained, the shearing force generated between the insulating substrate 12 and the circuit layer 13 at the time of a thermal cycle load can be suppressed to a small value, and between the circuit layer 13 and the insulating substrate 12. It is possible to reliably prevent the occurrence of peeling.

さらに、絶縁基板１２の一方の面に配設された回路層１３の厚さＡと絶縁基板１２の他方の面に配設された金属層１４の厚さＢとの比Ａ／Ｂが、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内に設定されており、本実施形態では、回路層１３と金属層１４とが同じ厚さで構成され、さらに回路層１３と金属層１４とがろう付け前の状態において同じ材質（４Ｎアルミニウム）で形成されているので、パワーモジュール用基板１１において絶縁基板１２の一方の面側と他方の面側とで釣り合いがとれ、熱サイクル負荷時の回路層１３と絶縁基板１２の界面に作用するせん断力を小さく抑えることが可能となる。   Further, the ratio A / B between the thickness A of the circuit layer 13 disposed on one surface of the insulating substrate 12 and the thickness B of the metal layer 14 disposed on the other surface of the insulating substrate 12 is 0. .4 ≦ A / B ≦ 1, and in this embodiment, the circuit layer 13 and the metal layer 14 are configured to have the same thickness, and the circuit layer 13 and the metal layer 14 are brazed. Since it is made of the same material (4N aluminum) in the previous state, the power module substrate 11 is balanced between one surface side of the insulating substrate 12 and the other surface side, and the circuit layer 13 at the time of thermal cycle loading The shearing force acting on the interface between the insulating substrate 12 and the insulating substrate 12 can be kept small.

また、金属層１４と緩衝層１５とがろう材によってろう付けされているので、ヒートシンク１７とパワーモジュール用基板１１とを接合するろう付け工程において緩衝層１５を設けることができ、耐熱サイクル性に優れたいわゆる高信頼性のヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を簡単に、かつ、低コストで製造することができる。また、金属層１４と緩衝層１５との間にろう材のＳｉが濃化することによって硬化層１５ａが形成されているので、金属層１４と緩衝層１５とが本実施形態のように同じ材質（４Ｎアルミニウム）で構成されている場合であっても、金属層１４と緩衝層１５とが明確に分離され、パワーモジュール用基板１１における回路層１３と金属層１４との釣り合いをとることができる。   In addition, since the metal layer 14 and the buffer layer 15 are brazed with a brazing material, the buffer layer 15 can be provided in the brazing step of joining the heat sink 17 and the power module substrate 11, and the heat cycle resistance is improved. An excellent so-called highly reliable power module substrate 10 with a heat sink can be manufactured easily and at low cost. Further, since the hardened layer 15a is formed by concentrating the brazing filler metal between the metal layer 14 and the buffer layer 15, the metal layer 14 and the buffer layer 15 are made of the same material as in the present embodiment. Even in the case of (4N aluminum), the metal layer 14 and the buffer layer 15 are clearly separated, and the circuit layer 13 and the metal layer 14 in the power module substrate 11 can be balanced. .

また、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０の回路層１３に半導体チップ２がはんだ接合されたヒートシンク付パワーモジュール１においては、反り変形がなく、かつ、金属層１４と絶縁基板１２の界面及び回路層１３と絶縁基板１２の界面での剥離がないので、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることができる。   Further, in the power module 1 with a heat sink in which the semiconductor chip 2 is solder-bonded to the circuit layer 13 of the power module substrate 10 with a heat sink according to the present embodiment, there is no warpage deformation, and the metal layer 14 and the insulating substrate 12 are not deformed. Since there is no separation at the interface and the interface between the circuit layer 13 and the insulating substrate 12, the reliability can be drastically improved even in a severe usage environment.

さらに、本実施形態では、緩衝層１５が金属層１４よりも幅広に構成されているので、緩衝層１５と金属層１４とを接合する際の位置決めを高精度に行う必要がなく、比較的簡単に、かつ、確実に、このヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を製造することができる。   Furthermore, in this embodiment, since the buffer layer 15 is configured to be wider than the metal layer 14, it is not necessary to perform positioning when joining the buffer layer 15 and the metal layer 14 with high accuracy, and is relatively simple. In addition, the power module substrate 10 with a heat sink can be manufactured reliably.

以上、本発明の実施形態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、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、絶縁基板をＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成したものとして説明したが、絶縁性を有する材料であればよく、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等であってもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, although the insulating substrate is described as being composed of AlN (aluminum nitride), any material having an insulating property may be used, and Si 3 N 4 , Al 2 O 3, or the like may be used.

また、図３に示すように、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合する際に緩衝層を同時にろう付けするものとして説明したが、これに限定されることはなく、図４に示すように、絶縁基板と回路層となる金属板及び金属層となる金属板とを接合する際に、緩衝層と金属層とをろう付けしてもよい。また、ヒートシンクと緩衝層とを予め接合しておき、緩衝層を金属層とを接合してもよい。   Moreover, as shown in FIG. 3, although it demonstrated as what brazes a buffer layer simultaneously when joining a board | substrate for power modules and a heat sink, it is not limited to this, As shown in FIG. The buffer layer and the metal layer may be brazed when the insulating substrate is bonded to the metal plate serving as the circuit layer and the metal plate serving as the metal layer. Further, the heat sink and the buffer layer may be bonded in advance, and the buffer layer may be bonded to the metal layer.

さらに、平板状に形成された天板部１８にパワーモジュール用基板１１が接合されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図５に示すように、天板部１１８に凹部１２０が形成され、この凹部１２０内にパワーモジュール用基板１１１が収容されていてもよい。この場合、天板部１１８の厚さＤは凹部１２０の底面の厚さとなる。   Furthermore, although the power module substrate 11 has been described as being joined to the top plate portion 18 formed in a flat plate shape, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. A recess 120 may be formed, and the power module substrate 111 may be accommodated in the recess 120. In this case, the thickness D of the top plate portion 118 is the thickness of the bottom surface of the recess 120.

回路層及び金属層を、純度９９．９９％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％以上のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）やアルミニウム合金であってもよい。
また、緩衝層を、純度９９．９９％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％以上のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）であってもよい。
さらに、ヒートシンクをＡ６０６３（アルミニウム合金）で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、純アルミニウムで構成されていてもよい。さらに、ヒートシンクとして冷却媒体の流路を有するもので説明したが、ヒートシンクの構造に特に限定はなく、例えば空冷方式のヒートシンクであってもよい。 Although the circuit layer and the metal layer have been described as being composed of aluminum (4N aluminum) having a purity of 99.99% or more, the present invention is not limited to this, and aluminum (2N aluminum) or aluminum having a purity of 99% or more is not limited thereto. An alloy may be used.
Moreover, although the buffer layer was demonstrated as what was comprised with aluminum (4N aluminum) of purity 99.99% or more, it is not limited to this, It is aluminum (2N aluminum) with purity of 99% or more, Also good.
Furthermore, although the heat sink has been described as being composed of A6063 (aluminum alloy), the heat sink is not limited to this and may be composed of pure aluminum. Furthermore, although the description has been made on the case where the heat sink has the flow path of the cooling medium, the structure of the heat sink is not particularly limited. For example, an air-cooled heat sink may be used.

本発明の有効性を確認するために行った比較実験について説明する。
比較例１−４及び本発明例１−５においては、厚さ０．６３５ｍｍのＡｌＮからなる絶縁基板と、厚さ０．６ｍｍの４Ｎアルミニウムからなる回路層と、厚さ４ｍｍのＡ６０６３からなる天板部を備えたヒートシンクと、を共通に有している。 A comparative experiment conducted to confirm the effectiveness of the present invention will be described.
In Comparative Example 1-4 and Invention Example 1-5, an insulating substrate made of AlN having a thickness of 0.635 mm, a circuit layer made of 4N aluminum having a thickness of 0.6 mm, and a ceiling made of A6063 having a thickness of 4 mm. And a heat sink having a plate portion.

ここで、比較例１、２は、緩衝層を形成せずに金属層を直接ヒートシンクの天板部にろう付けした。比較例１は、金属層の厚さを回路層と同一の０．６ｍｍとした。比較例２は、金属層の厚さを１．６ｍｍとし、緩衝層を設けた場合と同等程度にまで厚くした。また、比較例３は、緩衝層の厚さを０．３ｍｍとし、比較例４は、緩衝層の厚さを９ｍｍとした。
本発明例１−５においては、緩衝層の厚さをそれぞれ０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍに設定した。 Here, in Comparative Examples 1 and 2, the metal layer was brazed directly to the top plate portion of the heat sink without forming the buffer layer. In Comparative Example 1, the thickness of the metal layer was set to 0.6 mm, which is the same as the circuit layer. In Comparative Example 2, the thickness of the metal layer was 1.6 mm, and the thickness was increased to the same level as when the buffer layer was provided. In Comparative Example 3, the thickness of the buffer layer was 0.3 mm, and in Comparative Example 4, the thickness of the buffer layer was 9 mm.
In Inventive Example 1-5, the thickness of the buffer layer was set to 0.5 mm, 0.7 mm, 1.0 mm, 5 mm, and 7 mm, respectively.

評価としては、熱サイクル（−４５℃−１２５℃）を３０００回繰り返した後の回路層と絶縁基板との界面の剥離状況及び金属層と絶縁基板との界面の剥離状況、反りの発生状況、ヒートシンクと絶縁基板との間の熱抵抗を比較した。評価結果を表１に示す。   As evaluation, the peeling state of the interface between the circuit layer and the insulating substrate after repeating the thermal cycle (-45 ° C.-125 ° C.) 3000 times, the peeling state of the interface between the metal layer and the insulating substrate, the occurrence of warping, The thermal resistance between the heat sink and the insulating substrate was compared. The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 0005067187
Figure 0005067187

比較例１では、金属層と絶縁基板の界面に剥離が認められた。これは、金属層によって歪みを十分に吸収することができず、熱サイクル負荷時にヒートシンクと絶縁基板との熱膨張係数の差により金属層と絶縁基板の界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。また、反り変形も認められた。
金属層を１．６ｍｍと厚くした比較例２では、金属層と絶縁基板の界面での剥離は抑えられたものの回路層と絶縁基板の界面での剥離が認められた。これは、回路層と金属層との厚さが大きく異なるため、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層との界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。 In Comparative Example 1, peeling was observed at the interface between the metal layer and the insulating substrate. This is because the metal layer could not absorb the strain sufficiently, and a large shear force was applied to the interface between the metal layer and the insulating substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the heat sink and the insulating substrate during thermal cycle loading. The Warpage deformation was also observed.
In Comparative Example 2 in which the thickness of the metal layer was 1.6 mm, peeling at the interface between the circuit layer and the insulating substrate was observed, although peeling at the interface between the metal layer and the insulating substrate was suppressed. This is considered to be because a large shear force acts on the interface between the insulating substrate and the circuit layer at the time of thermal cycle loading because the thickness of the circuit layer and the metal layer are greatly different.

また、緩衝層の厚さが０．３ｍｍと薄い比較例３の場合には、金属層と絶縁基板の界面に剥離が認められた。緩衝層によって歪みを十分に吸収することができず、熱サイクル負荷時にヒートシンクと絶縁基板との熱膨張係数の差により金属層と絶縁基板の界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。
また、緩衝層の厚さが９ｍｍと厚い比較例４の場合には、熱サイクル後の剥離や反りを抑制することができるもののヒートシンクとパワーモジュール用基板の間の熱抵抗が高くなり、パワーモジュール用基板を効率的に冷却できないことが確認された。 In the case of Comparative Example 3 where the thickness of the buffer layer was as thin as 0.3 mm, peeling was observed at the interface between the metal layer and the insulating substrate. It is determined that the buffer layer cannot sufficiently absorb the strain, and a large shearing force acts on the interface between the metal layer and the insulating substrate due to the difference in thermal expansion coefficient between the heat sink and the insulating substrate at the time of thermal cycle loading.
Further, in the case of Comparative Example 4 where the thickness of the buffer layer is as thick as 9 mm, the thermal resistance between the heat sink and the power module substrate is increased although the peeling and warpage after the thermal cycle can be suppressed, and the power module It was confirmed that the substrate could not be cooled efficiently.

これに対して、本発明例１−５においては、熱サイクル後の界面の剥離や反り変形が抑制されるとともに、熱抵抗も小さく抑えられていることがわかる。
この比較実験の結果、本発明によれば、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることが可能なヒートシンク付パワーモジュール用基板を提供することができることが確認された。 On the other hand, in Example 1-5 of the present invention, it can be seen that the peeling and warping deformation of the interface after the thermal cycle are suppressed, and the thermal resistance is also suppressed to a low level.
As a result of this comparative experiment, it has been confirmed that according to the present invention, it is possible to provide a power module substrate with a heat sink capable of dramatically improving the reliability even in a severe usage environment. It was.

本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いたヒートシンク付パワーモジュールの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the power module with a heat sink using the board | substrate for power modules with a heat sink which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の金属層、緩衝層及び天板部のビッカース硬度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the Vickers hardness of the metal layer of the board | substrate for power modules with a heat sink which is embodiment of this invention, a buffer layer, and a top-plate part. 本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the board | substrate for power modules with a heat sink which is embodiment of this invention. 本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の他の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other manufacturing method of the board | substrate for power modules with a heat sink which is embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いたヒートシンク付パワーモジュールの概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the power module with a heat sink using the board | substrate for power modules with a heat sink which is other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、１０１ ヒートシンク付パワーモジュール
２、１０２ 半導体チップ（電子部品）
１０、１１０ ヒートシンク付パワーモジュール用基板
１１、１１１ パワーモジュール用基板
１２、１１２ 絶縁基板
１３、１１３ 回路層
１４、１１４ 金属層
１５、１１５ 緩衝層
１７、１１７ ヒートシンク
１８、１１８ 天板部
１１９ 凹部 1, 101 Power module with heat sink 2, 102 Semiconductor chip (electronic component)
10, 110 Power module substrate with heat sink 11, 111 Power module substrate 12, 112 Insulating substrate 13, 113 Circuit layer 14, 114 Metal layer 15, 115 Buffer layer 17, 117 Heat sink 18, 118 Top plate portion 119 Recess

Claims (4)

絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール基板と、前記金属層側に接合されて前記パワーモジュール基板を冷却するヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記金属層と前記ヒートシンクとの間には、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムからなる緩衝層が形成されており、
該緩衝層の厚さｔが、０．６ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされ、
前記緩衝層には、ビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられ、
該軟化層の厚さが０．１ｍｍ以上とされ、
前記緩衝層には、ビッカース硬度５０以上の硬化層が設けられ、
前記金属層と前記緩衝層とがろう材によって接合されており、
前記緩衝層と前記ヒートシンクとがろう材によって接合されていることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。 A heat sink comprising: a power module substrate having a circuit layer formed on one surface of the insulating substrate and a metal layer formed on the other surface; and a heat sink bonded to the metal layer side to cool the power module substrate. A power module substrate with
Between the metal layer and the heat sink, a buffer layer made of aluminum having a purity of 99% or more is formed in a state before joining the heat sink and the metal layer,
The thickness t of the buffer layer is 0.6 mm ≦ t ≦ 7 mm,
The buffer layer is provided with a softening layer having a Vickers hardness of 40 or less,
The thickness of the softened layer is 0.1 mm or more,
The buffer layer is provided with a cured layer having a Vickers hardness of 50 or more,
The metal layer and the buffer layer are joined by a brazing material,
A substrate for a power module with a heat sink, wherein the buffer layer and the heat sink are joined by a brazing material . 請求項１に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記緩衝層が、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。 A power module substrate with a heat sink according to claim 1,
The substrate for a power module with a heat sink, wherein the buffer layer is made of aluminum having a purity of 99.99% or more before being joined to the heat sink and the metal layer. 請求項１または請求項２に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記回路層の厚さＡと前記金属層の厚さＢとの比Ａ／Ｂが、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内とされていることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。 A power module substrate with a heat sink according to claim 1 or 2 ,
A power module substrate with a heat sink, wherein the ratio A / B between the thickness A of the circuit layer and the thickness B of the metal layer is within a range of 0.4 ≦ A / B ≦ 1. . 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板と、該ヒートシンク付パワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品と、を備えることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール。
 A power module substrate with a heat sink according to any one of claims 1 to 3 , and an electronic component mounted on the circuit layer of the power module substrate with a heat sink. Power module with heat sink .
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