JP5387547B2 - Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法 - Google Patents

Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5387547B2
JP5387547B2 JP2010271931A JP2010271931A JP5387547B2 JP 5387547 B2 JP5387547 B2 JP 5387547B2 JP 2010271931 A JP2010271931 A JP 2010271931A JP 2010271931 A JP2010271931 A JP 2010271931A JP 5387547 B2 JP5387547 B2 JP 5387547B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aln
brazing material
substrate
power module
porous layer
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.)
Active
Application number
JP2010271931A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011091417A (ja
Inventor
敏之 長瀬
義幸 長友
和明 久保
健 根岸
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials 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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2010271931A priority Critical patent/JP5387547B2/ja
Publication of JP2011091417A publication Critical patent/JP2011091417A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5387547B2 publication Critical patent/JP5387547B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/04—Ceramic interlayers
    • C04B2237/08—Non-oxidic interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/121—Metallic interlayers based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • C04B2237/126—Metallic interlayers wherein the active component for bonding is not the largest fraction of the interlayer
    • C04B2237/128—The active component for bonding being silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/366—Aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/52—Pre-treatment of the joining surfaces, e.g. cleaning, machining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/55—Pre-treatments of a coated or not coated substrate other than oxidation treatment in order to form an active joining layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/59—Aspects relating to the structure of the interlayer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/704—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the ceramic layers or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/706—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the metallic layers or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/708—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the interlayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/72—Forming laminates or joined articles comprising at least two interlayers directly next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/91—Product with molecular orientation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49163—Manufacturing circuit on or in base with sintering of base
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12472—Microscopic interfacial wave or roughness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12993—Surface feature [e.g., rough, mirror]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24917—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including metal layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24926—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including ceramic, glass, porcelain or quartz layer

Description

本発明は、電気自動車や電気車両等、大電流・大電圧を制御する半導体装置に用いられるＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法に関する。
本願は、２００４年４月５日に出願された特願２００４−１１０８７９号及び２００４年７月２９日に出願された特願２００４−２２１７００号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、半導体素子の中でも電力供給のためのパワーモジュールは発熱量が比較的大きいため、これを搭載する基板として、回路基板全体の放熱性を良好にできるものを選ぶ必要がある。このため、セラミックス基板として高い熱伝導率を有するＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板を用いる一方、金属回路板として同じく高熱伝導率を有するＡｌ（アルミニウム）を使用したものが実用化されている（例えば、特許文献１、２参照）。
図９に示すようなパワーモジュール４０が一例として知られている。このパワーモジュール４０では、２つのパワーモジュール基板４１が放熱体３１上にロウ材３３やハンダなどによって接合され、さらに放熱体３１が水冷式ヒートシンク３７上に雄ネジ３６を用いてネジ止め固定されている。
パワーモジュール用基板４１は、それぞれＡｌＮからなる絶縁基板（以下、ＡｌＮ基板と称する）４２の一方の面に、Ａｌからなる回路層４３を積層し、他方の面にＡｌからなる金属層４４を積層したＡｌＮ／Ａｌ接合体４５と、回路層４３上にハンダ３４を介して搭載された半導体チップ３５とを備えている。金属層４３または回路層４４として、４Ｎ−Ａｌ（純度が９９．９９％以上のアルミニウム）を用いたＡｌＮ／Ａｌ接合体としてもよい。
特開平３−２３４０４５号公報 特開２００２−１７１０３７号公報
しかしながら、前記従来のパワーモジュール用基板の技術には、以下の課題が残されている。すなわち、第１の課題として、金属板をセラミックス基板に接合する場合、単にセラミックス基板の表面粗さを低減しても十分に高い接合強度が得られず、信頼性の向上が図れないという不都合があった。例えば、セラミックス基板の表面を、Ａｌ２Ｏ３粒子で乾式ホーニングを行い、表面粗さをＲａ＝０．２μｍにしても、剥離試験で界面剥離が生じてしまう場合があることが分かった。また、研磨法により表面粗さをＲａ＝０．１μｍ以下にしても、やはり同様に界面剥離が生じてしまう場合があった。
また、第２の課題として、絶縁基板としてＡｌＮを使用した場合には、熱伝導率が高く充分な放熱性が得られる反面、ＡｌＮ基板自体の強度が低いため、パワーモジュールを使用するにあたって温度サイクルを繰り返すとクラックが生じて金属回路板が剥離することがある。その結果、放熱性が低下して電子機器の動作信頼性が低下する耐熱サイクルが低いという問題があった。これは、温度サイクル試験（−４０〜１２５℃）において、特に顕著である。
一方、ＡｌＮ基板の製造工程におけるＡｌＮのグリーン焼結では、ＡｌＮのグリーンシートの上下に、離型のための窒化ホウ素（ＢＮ）シートを積層して焼結するため、焼結後にＡｌＮ基板の表層にＢＮが付着している。そのため、そのままではＡｌＮ基板にＡｌの金属層を接合することが困難であり、Ａｌの回路層または金属層を接合する前に、ホーニング等によりＡｌＮ基板の表層からＢＮを除去することが行われている。
しかし、ＢＮを除去した場合に初期の接合強度が充分に得られても、温度サイクルを繰返した場合には必ずしも充分な耐熱サイクルを確保することは困難であり、寿命のばらつきも大きい。このため、今後、普及が見込まれる電気自動車や家庭内自家発電といった温度サイクルが頻繁に繰返される用途においては充分とはいえなかった。
また、ＡｌＮ基板にＡｌを接合した場合に、初期の接合強度のみならず、温度サイクルの作用によって熱膨張、収縮を繰り返しても絶縁基板と放熱体との間に剥離が生じたり、絶縁基板や放熱体に反りや割れが生じたりすることなく、充分な耐熱サイクルを確保して充分な寿命が得られるＡｌＮ／Ａｌ接合体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法は、ＡｌＮの圧粉成形体を焼結して表面に多孔質層を有するＡｌＮ焼結体を得る工程と、前記多孔質層にロウ材を介してＡｌ材を接合する工程とを有し、ＡｌＮ焼結体を得る工程では、圧力５００ｈＰａ以上２０００ｈＰａ以下のホーニング処理によって、表面粗さＲｙが１．５０μｍ以上３．３０μｍ以下とされた前記多孔質層を形成し、Ａｌ材を接合する工程では、前記ＡｌＮ焼結体と前記Ａｌ材との間に前記ロウ材を配置して加圧及び加熱し、その後、５００℃までの冷却速度を０．５℃／分以上１．０℃／分の条件で冷却することを特徴とする。
このＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法では、ロウ材を介してＡｌ材と接合されるＡｌＮ焼結体の表面に多孔質層が形成されるので、Ａｌ材を接合する際に、ロウ材がＡｌＮ焼結体の多孔質層の気孔内に浸入し、気孔内で凝固する。したがって、ロウ材がＡｌＮ焼結体の内部に喰い付いて両者が確実に接合される。
本発明の他の態様のＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法では、前記ＡｌＮ焼結体の多孔質層とＡｌ材との間にロウ材を配置した状態で、真空加熱及び加圧することを特徴とする。
このＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法では、真空加熱により、ＡｌＮ焼結体の表面に形成された多孔質層の気孔内の空気が除去されて気孔内へのロウ材の浸入が容易になる。また、ロウ材及びＡｌＮ焼結体の接合面が酸化されにくい。さらに、加圧することにより、ロウ材の表面張力に抗してＡｌＮ焼結体の多孔質層の気孔内にロウ材を押し込むことができる。
前記製造方法において、接合面を真空状態に置いた後に加熱し、ロウ材に液相を発生させ、さらに加圧してＡｌＮ焼結体の多孔質層に液相のロウ材を含浸させてもよい。
このＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法では、ＡｌＮ焼結体の接合面を真空状態に置いた後に、ロウ材に液相を発生させるので、ＡｌＮ焼結体の表面に形成された多孔質層の気孔内の空気が完全に除去された後に、溶融したロウ材の浸入が始まる。したがって、ロウ材が多孔質層の気孔内の隅々まで浸透する。さらに、加圧されることによりロウ材の表面張力に抗して気孔内の小さな隙間までロウ材が押し込まれる。
Ａｌ／ＡｌＮ間に置いたロウ材の融液を冷却、凝固させることにより、ＡｌＮ焼結体の多孔質層を介してＡｌＮ焼結体とＡｌ材を接合してもよい。
この場合、ＡｌＮ焼結体の表面に形成された多孔質層の気孔内に溶融したロウ材が浸入した後にロウ材の融液を冷却、凝固させることにより、ロウ材がＡｌＮ焼結体の多孔質層の内部までしっかりと固着する。
また、本発明のＡｌ／ＡｌＮ接合体によれば、初期の接合強度のみならず、温度サイクルの作用によって熱膨張、収縮を繰り返しても絶縁基板と放熱体との間に剥離が生じたり、絶縁基板や放熱体に反りや割れが生じたりすることなく、充分な耐熱サイクルを確保して充分な寿命が得られる。したがって、信頼性が高いＡｌＮ／Ａｌ接合体と、それを使用したセラミックス回路基板、パワーモジュールを得ることができる。
参考実施形態におけるパワーモジュールを示す断面図である。 参考実施形態におけるホーニング条件に対する歪みを示すグラフである。 参考実施形態におけるホーニング度合いに対するＢＮ残留量と表面ダメージ量との関係を説明するためのグラフである。 本発明の第１の実施形態におけるＡｌＮ／Ａｌ接合体を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態におけるＡｌＮ絶縁体とＡｌとの接合面を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態におけるグリーン焼結後のＡｌＮ絶縁体を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態におけるＡｌＮ絶縁体を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態におけるＡｌＮ／Ａｌ接合体を用いたパワーモジュール用基板及びパワーモジュールを示す概念図である。 従来のＡｌＮ／Ａｌ接合体を用いたパワーモジュール用基板及びパワーモジュールを示す概念図である。
以下、パワーモジュール用基板及びパワーモジュールの参考実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
この参考実施形態のパワーモジュール用基板及びこれを用いたパワーモジュールは、図１に示すように、電力供給用のパワー素子を有するＳｉチップ（半導体チップ）５を搭載するものである。このパワーモジュール用基板及びパワーモジュールの構造を、その製造プロセスと合わせて説明する。まず、ＡｌＮのセラミックス基板１（例えば５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍ）と、Ａｌ（例えば純度９９．９％以上）の金属回路基板２と、Ａｌ（例えば純度９９．９％以上）の金属板３と、ロウ材（例えばＡｌ−Ｓｉ箔、５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ以下）とを準備する。
次に、セラミックス基板１の表面に対して所定の回数及び圧力でホーニングを行い、セラミックス基板１の金属回路基板２との接合界面における離型剤（ＢＮ）の残留量を蛍光Ｘ線分析によるＢ量（ボロン量）で５未満にすると共に、接合界面における結晶粒の歪み発生領域が全体の４０％以下となるようにする。なお、前記歪み発生領域とは、前記界面におけるセラミックス結晶粒のＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察（明視野像）により、結晶粒内暗部つまり転位部が４０％以上の結晶がある領域である。
ホーニングにより、セラミックス基板１の金属回路板２との接合界面における離型剤の残留量を蛍光Ｘ線分析によるＢ量で５未満にすると共に、図２に示すように、Ｘ線回折による結晶子サイズと格子不均一歪み測定による歪み量で０．０３％以下となるようにしてもよい。
次に、セラミックス基板１の上面に金属回路板２をロウ材を介して接着すると共に、セラミックス基板１の下面に、同じロウ材を介してＡｌの金属板３を同様に接着する。
この接着工程では、ロウ材をセラミックス基板１と金属回路板２及び金属板３との間に挟んで積層し、荷重をかけて６００℃以上真空中または還元雰囲気中で加熱して接合する。
このように得られたＡｌ／ＡｌＮ／Ａｌ接合体の金属回路板２上にレジストを印刷した後、エッチングすることにより所定の回路パターンを形成し、パワーモジュール用基板が作製される。
次に、前記パワーモジュール用基板の金属回路板２上面に、Ｓｉチップ５をハンダ８により接着すると共に、このパワーモジュール用基板を、金属板３を介して放熱板４上にハンダ８により接着する。このようにして、参考実施形態のパワーモジュールが作製される。
参考実施形態のパワーモジュール用基板及びパワーモジュールでは、セラミックス基板１の金属回路板２との接合界面における離型剤の残留量が蛍光Ｘ線分析によるＢ量で５未満であると共に、接合界面における結晶粒の歪み発生領域が全体の４０％以下または結晶粒の歪み量が０．０３％以下であるので、温度サイクル試験後においても高い接合強度を得ることができる。
すなわち、セラミックス基板１の金属回路板２との接合界面における離型剤の残留量が蛍光Ｘ線分析によるＢ量で５未満であるから、セラミックス基板１を焼結する際に含まれていた離型剤のＢＮが界面に多く残留して接合性を悪化させることを防ぐことができる。セラミックス基板１表面（接合界面）における離型剤の残留量とダメージ量とは、図３に示すように、ホーニングの度合いによって、トレードオフの関係にあり、残留量及びダメージ量がいずれも低い状態で高い接合強度が得られるためである。
次に、本発明の第１の実施形態におけるＡｌＮ／Ａｌ接合体及びその製造方法を、図４から図７を参照しながら説明する。
図４は、本発明の第１実施形態のＡｌＮ／Ａｌ接合体（絶縁基板）１０を示す断面図であり、このＡｌＮ／Ａｌ接合体１０は、ＡｌＮ基板（絶縁セラミック基板）１１の両面のそれぞれに、ロウ材層１４を介して、Ａｌ板（導電層）１２、１３を接合したものである。
ＡｌＮ／Ａｌ接合体１０のＡｌＮ基板１１は所望の大きさに形成されたものであり、一例として０．３〜１．５ｍｍ程度とされる。ＡｌＮ／Ａｌ接合体１０の形状は一般的には矩形状であるが、その他の形状であってもよい。これらの構成は、先に述べた参考実施形態にも適用できる。
Ａｌ板１２、１３は９９．９９質量％以上のＡｌを含有する。Ａｌ含有率を９９．９９質量％以上とすることで、Ａｌ板１２、１３の応力緩和効果が向上し、温度変化に曝された際のＡｌＮ／Ａｌ接合体１０の反りやＡｌＮ基板１１の割れが抑制される。Ａｌ板１２、１３の厚さは限定されないが、一例として０．２５〜０．６ｍｍとされる。より具体的な実施形態では、ＡｌＮ基板１１は、例えば厚さ０．６３５ｍｍ、Ａｌ板１２、１３は、例えば厚さ０．４ｍｍとされる。Ａｌ板１２、１３はＡｌＮ基板１１の全面に接合されていてもよいし、図４に示すようにＡｌＮ基板１１の周辺部を除く部分にのみ形成されていてもよい。これらの構成は、先に述べた参考実施形態にも適用できる。
ロウ材１４の厚さは限定されないが、一例として０．００５〜０．０５ｍｍとされる。より具体的な例では０．０３ｍｍ程度である。ロウ材１４の材質は限定されないが、好ましくは、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｎ系、及びＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ系などアルミニウム合金系のロウ材から選択された１種または２種以上とされる。いずれのロウ材もＡｌ含有量は７０〜９８質量％とされる。この中でも特に、Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材が好ましい。Ａｌ−Ｓｉ系ロウ材の一例を挙げると、９５〜７５質量％のＡｌ及び３〜２０質量％のＳｉを含む合金であり、融点（共晶点）は５７７℃である。これらの構成は、先に述べた参考実施形態にも適用できる。
Ａｌ／ＡｌＮ接合体１０は、図５に示すように、その表面に多孔質層２１を備え、少なくとも多孔質体を形成する空間（気孔）の一部が三次元網目構造とされると共に、三次元網目構造を構成する空隙が、ＡｌＮ材の表面からＡｌＮ材の内部へ向かうにつれ広くなっている。また、三次元網目構造を有する領域は、ＡｌＮ結晶の略０．５層以上かつ３層以下とされ、三次元網目構造をなす気孔（空隙）にはロウ材１４が含浸されて凝固している。なお、本明細書において、１層とはＡｌＮ結晶粒の粒径分に相当する厚みを示しており、ＡｌＮ結晶粒の粒径は約１μｍ以上約１５μｍ以下である。
絶縁ＡｌＮ基板１１の表裏に接合されるＡｌ板１２、１３は、それぞれの厚みが等しくされることが好ましい。Ａｌ板１２、１３は絶縁ＡｌＮ基板１１の両面に接合されることが好ましい。厚みが異なっていたり、片側のみにＡｌ板が接合されていると絶縁ＡｌＮ基板１１に反りが発生しやすいためである。ただし、必要に応じて片側のみに適用してもよい。
この実施形態のＡｌ／ＡｌＮ接合体１０によれば、少なくとも多孔質層２１を形成する気孔の一部が三次元網目構造とされているので、ＡｌＮ基板１１の結晶粒と三次元網目構造の気孔部分に充填されたロウ材１４が互いに係合し、Ａｌ板１２、１３とＡｌＮ基板１１が確実に接合される。
三次元網目構造内にロウ材１４が分散、接合されているのでＡｌ／ＡｌＮ接合体、Ａｌ／ＡｌＮ接合体を構成するＡｌ板、ＡｌＮ基板が膨張、収縮を繰り返しても応力がＡｌＮ表面の結晶粒子それぞれのアンカー部で分散され、接合体初期接合のみならず、熱サイクル後においても、安定した接合を確保することができる。
Ａｌ／ＡｌＮ接合体１０は、三次元網目構造がＡｌＮ結晶構造の略０．５層以上に対応する範囲であるのでロウ材がＡｌＮ結晶の背後まで廻り込んでしっかりと喰いつく。また、結晶粒の略３層に対応する範囲までの気孔を三次元網目構造として使用し、ＡｌＮ基板深層の脆弱層を使用しないことにより、使用するロウ材が削減できるとともに温度サイクルによる剥離が抑制される。
Ａｌ／ＡｌＮ接合体１０は、三次元網目構造の空間が表面よりも内部において広いので、アンカー効果によりロウ材がＡｌＮに確実に接合される。その結果、温度サイクルによる剥離が抑制できる。
次に、前記ＡｌＮ／Ａｌ接合体１０の製造方法を説明する。
まず、ＡｌＮのグリーンシートの上下に離型のための窒化ホウ素（ＢＮ）シートを積層してＡｌＮのグリーン焼結することによって、図６に示すようなＡｌＮ基板の素材２２を得る。ＡｌＮ基板１１は、その表層の少なくとも一部が３次元網目構造（図示せず）をなす多孔質層２１と、さらに多孔質層２１の表層部分に形成された脆弱多孔質層２３とを有する。
次に、焼結後のＡｌＮ基板の素材２２の表層をホーニングして、ＡｌＮ基板１１の表層に付着したＢＮ（図示せず）を除去するとともに、ＡｌＮ基板１１の最外表層面に形成された脆弱多孔質層２３を除去する。必要に応じて、ホーニングをする前に脆弱多孔質層２３を研削してもよい。
この場合、ホーニングは、例えば♯６００のＡｌ２Ｏ３粒子を用いて、圧力５００ｈＰａ（０．４９Ｋｇ／ｃｍ２）以上かつ２５００ｈＰａ（２．４７Ｋｇ／ｃｍ２）以下の条件で、最大粗さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）が１．５０〜３．３０μｍとなるように行われる。
ホーニング圧力を２５００ｈＰａ以下とすることで、図７に示すように、ＡｌＮ基板１１表層の多孔質層２１の結晶構造の表面凸凹が潰れて平面的になるのが抑制される。ホーニング圧力を５００ｈＰａ以上とすることにより、ＡｌＮ表層の多孔質層がグリーン焼結した後のＢＮを充分に除去することができ、ＡｌＮ基板１１表層にロウ材が浸入するための開口がＡｌＮ粒子間に充分に形成されてロウ材の浸入が容易となり、さらに多孔質層２１の結晶構造の表面凸凹が保持される。
次いで、Ａｌ板１３の上に順に、シート状のロウ材１４、ＡｌＮ基板１１、シート状のロウ材１４、及びＡｌ板１２を重ねる。これらを真空中にて、６００℃以上かつＡｌ板１２、１３の融点以下の温度に加熱し、ロウ材１４を融解して液相とする。
真空にすることによって、ＡｌＮ基板１１の表層の多孔質層２１ならびに３次元網目構造内の気孔を満たしていた空気が排出され、気孔内が真空状態となる。
その後、Ａｌ板１２、１３とＡｌＮ基板１１の接合面に５０〜３００ｋＰａ（約０．５〜３ｋｇ／ｃｍ２）の圧力を加えて３次元網目構造内の空孔（真空状態にされた気孔）に、液相とされたロウ材１４を浸入させ、その後、融液を冷却速度０．５〜１．０℃／分で約５００℃まで冷却することによって、ロウ材１４を凝固させることで、ＡｌＮ多孔質層２１を介してＡｌＮ基板１１とＡｌ板１２、１３を接合する。
貼り合わせる際の圧力は接合ムラを防止するためには、５０ｋＰａ以上が適当であり、接合時のＡｌＮ基板１１の割れを防止する観点からは３００ｋＰａ以下が適当である。
充分な接合強度を確保するためにはロウ材に液相が確実に発生する６００℃以上が、前述した結晶粒径を確保するためにはＡｌ板１２、１３の融点以下に加熱することが好適である。
ロウ付け後、室温まで冷却し、その後、片面のＡｌ板１２、１３を所定のパターンにエッチングし、回路を形成することによりパワーモジュール用基板を得る。
前記実施形態にかかるＡｌＮ／Ａｌ接合体１０の製造方法によれば、Ａｌ板１２、１３と接合されるＡｌＮ基板１１の表面に、予め多孔質層２１が形成されているので、Ａｌ板１２、１３を接合する際に、ロウ材１４が液相となりＡｌＮ基板１１の多孔質層２１の気孔内に浸入、凝固するので、ロウ材１４がＡｌＮ基板１１の内部に確実に喰い付いて確実に接合される。
また、ＡｌＮの最外層表面の脆弱多孔質層が加工除去されているので、ロウ材がＡｌＮ接合面に非常に強固に喰い込んでいて、接合面に力が加わってもＡｌＮ表面の表層が剥離難いのでＡｌ／ＡｌＮ接合体の接合面の剥離が抑制される。
また、ＡｌＮ基板１１のＡｌ板１２、１３と当接する面にロウ材１４を配置した状態で加圧・真空加熱するので、ＡｌＮ基板１１の表面に形成された多孔質層２１の気孔内の空気が除去されて気孔内へのロウ材１４の浸入が容易になる。また、ロウ材１４及びＡｌＮ基板１１の接合面が酸化されることがない。また、加圧することにより、融解したロウ材１４がその表面張力に抗して気孔内に押し込まれる。
また、ＡｌＮ基板１１の接合面を真空状態に置いた後に、ロウ材１４に液相を発生させるので、ＡｌＮ基板１１の表面に形成された多孔質層２１の気孔内の空気が完全に除去された後に、溶融したロウ材１４の浸入が始まる。従って、空気による圧縮抵抗がなくロウ材１４が多孔質層２１の気孔内の隅々まで浸透する。
さらに、加圧されることによりロウ材１４の表面張力に抗して気孔内の小さな隙間までロウ材が押し込まれる。
また、ＡｌＮ基板１１の表面に形成された多孔質層２１の気孔内に溶融したロウ材１４が浸入した後にロウ材１４の融液を冷却、凝固させることにより、ロウ材１４がＡｌＮ基板１１の多孔質層２１の内部までしっかりと固着する。
次に、本発明の第２の実施形態であるパワーモジュールを説明する。本実施形態のパワーモジュール３０には、上述した第１の実施形態において説明したパワーモジュール用基板が実装されている。図８はパワーモジュール３０を示す図である。
図８に示すように、パワーモジュール３０は、放熱体３１の一方の主面に１または２以上の方形のパワーモジュール用基板３２がロウ材３３によって固着されると共に、パワーモジュール用基板３２の上面にハンダ３４によって半導体チップ３５が搭載されたものである。放熱体３１はＡｌ系合金板からなる板材であって、その厚さは限定されないが、一例として３〜１０ｍｍのものが使用される。
パワーモジュール用基板３２は、第１の実施形態と同様のものでよい。例えば厚さ０．３〜１．５ｍｍのＡｌＮ基板１１と、ＡｌＮ基板１１の両面に接合された第１及び第２のＡｌ板１２、１３を備える。第１及び第２のＡｌ板１２、１３は、例えば厚さが０．２５〜０．６ｍｍとされる。パワーモジュール用基板３２は、例えば一辺が３０ｍｍ以下の方形状とされる。
パワーモジュール用基板３２は、放熱体３１にロウ材によりロウ付けされている。ロウ材としては、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｎ系及びＡｌ−Ｇｅ系のロウ材から選ばれる１または２以上を用いることが好ましい。
パワーモジュール用基板３２を放熱体３１へロウ付けするには、放熱体３１の上にロウ材のシート及びパワーモジュール用基板３２をこの順序で重ね、これらに荷重５０〜３００ｋＰａを加え、真空中または不活性ガス中で５８０〜６５０℃に加熱してロウ材を溶融させ、その後冷却する。ロウ材３３は融点がロウ材１４の融点より低く、５００〜６３０℃、例えば５７５℃程度のものが好適である（ただし、融点とは液相線を越える点とする）。この場合、ＡｌＮ基板１１とＡｌ板１２、１３を接合したロウ材１４は完全には溶融せずに、放熱体３１と第１のＡｌ板１３とを接合させることができる。
このように構成されたパワーモジュール３０は、放熱体３１の隅に形成された取付孔に雄ネジ３６が挿入され、これら雄ネジ３６が水冷式ヒートシンク３７に形成された雌ネジにそれぞれ螺合されることにより、放熱体３１の他方の面が、例えばＡｌ合金からなる水冷式ヒートシンク３７に密着接合される。
このように構成されたパワーモジュール３０では、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏する。
このようなパワーモジュール用基板３２を実装したことにより、熱サイクル時に生じるパワーモジュール用基板３２の縁における収縮量の相違も比較的小さく抑制できて、パワーモジュール３０の熱サイクル寿命を延ばすことができる。その結果、パワーモジュールとしての信頼性を向上できる。
参考実施形態にかかるパワーモジュール用基板を、より具体的に説明する。まず、ＡｌＮのセラミックス基板１（５０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ０．６３５ｍｍ）のサンプルをＡ〜Ｊ用意し、それぞれ異なる条件で表面処理を行った。サンプルＡ〜Ｊのそれぞれの両側に純度９９．９％以上のＡｌの金属回路板２（１００ｍｍ×５ｍｍ幅、厚さ０．４ｍｍ）及び純度９９．９％以上のＡｌの金属板３（５０ｍｍ×３０ｍｍ幅、厚さ０．４ｍｍ）を、Ａｌ−Ｓｉ箔（５０ｍｍ×５ｍｍ幅、厚さ０．１ｍｍ）を挟んだ状態で積層し、接合した。このように作製したサンプルについて、接合界面の評価及び接合強度測定を行った。
サンプルＡ〜Ｉは、表面のダメージを変えるために、下記のように、ホーニング回数を１〜３、ホーニング圧力を弱、中、強の３種類で行い、９種類の異なる条件で表面処理を行った。また、サンプルＪについては、表面を１０μｍだけ機械研削した。
サンプル：ホーニング回数：圧力
Ａ ： １ ： 弱
Ｂ ： １ ： 中
Ｃ ： １ ： 強
Ｄ ： ２ ： 弱
Ｅ ： ２ ： 中
Ｆ ： ２ ： 強
Ｇ ： ３ ： 弱
Ｈ ： ３ ： 中
Ｉ ： ３ ： 強
Ｊ ：（機械研削）
接合は、荷重をかけて６００℃以上真空中または還元雰囲気中で加熱して行った。また、Ａｌの金属回路板２のうち接合部以外の部分を９０度折り曲げて、接合強度測定用（ピーリング法）のサンプルとした。
このように前記サンプルで作製したパワーモジュール用基板を、超音波検査法にて初期状態及び温度サイクル後の接合性について評価した。接合強度測定用サンプルにおいても、同様に初期及び温度サイクル後（温度サイクル条件：タバイエスペック社製装置使用、−４０℃×１５ｍｉｎ〜１２５℃×１５ｍｉｎ（気槽）で３０００サイクル後）の接合強度（ピーリング強度）について測定した。初期状態及び温度サイクル後の接合性については、はがれ発生がない場合は十分良好（○）、Ａｌ接合部端部１ｍｍ以内のはがれの場合はやや不十分（△）、１ｍｍ以上の領域でのはがれの場合は不十分（×）として評価した。
接合界面の評価は３種類行い、第１評価は、表面処理ダメージによる歪み発生領域の観察として、界面のセラミックス結晶粒のＴＥＭ観察（明視野像）を行い、結晶粒内暗部つまり転位部が４０％以上の結晶粒をダメージ結晶粒と定義し、該ダメージ結晶粒の割合をパーセンテージで示した。
第２評価は、第１評価と同様に、歪み発生領域の観察として、界面のセラミックス結晶粒のＴＥＭ観察を行い、Ｘ線回折による結晶子サイズと格子不均一歪み測定において、Ｘ線回折による結晶子サイズと格子不均一歪み測定において得られた不均一歪み解析値を結晶粒の歪みと定義し、該ダメージを歪みで示した。なお、ＴＥＭ観察を行う場合、転位が消滅しないサンプル厚さに設定している。このようにして試験した結果を、以下の表１に示す。
Figure 0005387547
サンプルＡは、接合界面における離型剤のＢＮの残留量が蛍光Ｘ線分析によるＢ量で５と多かった。これは、ホーニング不足によるものと考えられる。
この試験結果からわかるように、離型剤が多く残留したサンプルＡ以外で、第１評価で２９％、第２評価で０．０３％以下となったサンプルＢ〜Ｅの全てにおいて、初期接合性及び温度サイクル後の接合性が良好であり、十分に高い接合強度及び信頼性が得られた。
Ｂ量は、蛍光Ｘ線分光法によりＢ−Ｋα及びＡｌ−Ｋαのピーク高さを求め、Ｂ−Ｋαのピーク高さ／Ａｌ−Ｋαのピーク高さ×１０００００で求めた。蛍光Ｘ線分光法での各元素のピーク高さは以下の条件で測定した。
（共通条件）
測定装置：ＲＩＸ2100
測定径：20mm
測定雰囲気:真空
スピンあり
（Bのピーク高さ測定条件）
元素 B-Kα
ターゲット Rh
電圧 20kV
電流 20mA
フィルタ out
アッテネータ 1/1
スリット std
結晶 RX70
PHA 100-330
角度 49.5°(バックグラウンド 40.0°)
時間 150sec (バックグラウンド 75sec )
（Alのピーク高さ測定条件）
元素 Al-Kα
ターゲット Rh
電圧 20kV
電流 20mA
フィルタ out
アッテネータ 1/1
スリット std
結晶 PET
PHA 100-300
角度 144.8°
時間 45sec
結晶粒の歪み量は、以下の装置による以下の条件で測定した。
使用装置：ＲＩＮＴ２０００／ＰＣ ＵＬＴＩＭＡ＋試料水平ゴニオメーター（理学電気株式会社製商品名）
使用Ｘ線：ＣｕＫα
Ｘ線出力：４０ＫＶ、４０ｍＡ、カウンタモノクロメーター（グラファイト）
使用検出器：シンチレーション、
測定２θ範囲：６４から１２８°、
測定ステップ：０．０１°、
積算時間：２秒／ステップ、
スリット条件：発散スリット１°、散乱スリット１°、受光スリット０．１５ｍｍ
参考実施形態のパワーモジュール用基板及びパワーモジュールによれば、セラミックス基板が、金属板との接合界面における離型剤の残留量が蛍光Ｘ線分析によるＢ量で５未満であると共に、接合界面における結晶粒の歪み発生領域が全体の４０％以下または接合界面における結晶粒の歪み量が０．０３％以下であるので、初期状態及び温度サイクル試験後においても高い接合強度を得ることができる。したがって、温度変化の厳しい環境下であっても高い信頼性を有するパワーモジュールを得ることができる。
接合前のホーニングの圧力を変化させて接合したＡｌＮ基板に、温度サイクル試験（−４５〜１２５℃）をして、１０００サイクル毎に剥離の有無を超音波検査装置で調べて剥離が生じない最大の温度サイクル数を寿命とした。
３次元網目構造の深さは、ＡｌＮ／Ａｌ界面付近の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察し、Ａｌ成分中に含まれるＳｉのＡｌＮ基板への浸入深さをＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）の元素面分析により測定した。
最大粗さＲｙは、表面粗さ計（ミツトヨ製商品名サーフテスト５０１）により、比表面積はレーザー顕微鏡（キーエンス製商品名ＶＫ８５５０）により、いずれも倍率５００倍で測定した。
３次元網目構造の深さは、サンプルを加熱処理しＡｌ表面を酸化させた後、面分析で酸素元素の侵入深さを測定する方法で測定してもよいし、ＡｌＮ基板を裏面から研磨してＡｌの露出が開始した試料をさらに研磨し、完全にＡｌＮがなくなるまでの段差を侵入深さとしてもよい。
以下に、実施例と比較例とによるＡｌＮ基板とＡｌとの剥離による寿命試験結果を記載する。
Figure 0005387547
比較例として挙げたホーニング圧力が２．５ｈＰａ、３．０ｈＰａ、０．３ｈＰａの場合には、３次元網目構造の深さがそれぞれ０．２層、０．３層、４．０層、最大粗さがそれぞれ１．３０μｍ、１．４μｍ、４．０μｍとなる。３次元網目構造の深さが非常に浅く形成され、または最大粗さが非常に大きく形成されて、基板の凸凹を考慮した表面積と基板面の平面積との比である比表面積が２．０未満または２．７超となり不安定な状態となっている。その結果、温度サイクル後の剥離が２０００回未満（寿命１０００回）で発生している。
実施例１〜４によれば、３次元網目構造の深さがそれぞれ０．７〜２．９層、最大粗さが１．５〜３．３μｍとなり、比表面積が２．０〜２．７に形成されている。その結果、従来品の比較例が寿命１０００回であるのに対して、実施例１〜４では３０００サイクルまで接合面の剥離が発生せず、寿命が約３倍になることが確認された。
本発明の技術範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記第１及び第２の実施形態において、図４に示すように、３次元網目構造がＡｌＮ結晶構造の約３層の場合について示したが、３次元網目構造は略０．５〜３層の範囲で存在すればよい。
また、３次元網目構造を形成する手段として、ホーニングによる場合について説明したが、エッチング等の化学的な手段によってもよい。
また、前記実施の形態で記載した加工条件は、一例を示すものであって他の加工条件によってもよい。
この発明にかかるＡｌＮ／Ａｌ接合体の製造方法とそれを用いて製造した信頼性の高いＡｌＮ／Ａｌ接合体とそれを使用したパワーモジュール用基板及びパワーモジュールによれば、充分な耐熱サイクルを確保して充分な寿命が得られる。
１ セラミックス基板
２ 金属回路板（金属板）
３ 金属板
５ Ｓｉチップ（半導体チップ）
１０ ＡｌＮ／Ａｌ接合体（絶縁基板）
１１ ＡｌＮ基板（ＡｌＮ焼結体）
１２、１３ Ａｌ板（Ａｌ材）
１４ ロウ材
２３ 脆弱多孔質層
３１ 放熱体
３０ パワーモジュール
３２ パワーモジュール用基板
３５ 半導体チップ（チップ）
３７ 水冷式ヒートシンク

Claims (4)

  1. Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法であって、
    ＡｌＮの圧粉成形体を焼結して表面に多孔質層を有するＡｌＮ焼結体を得る工程と、前記多孔質層にロウ材を介してＡｌ材を接合する工程とを有し、
    ＡｌＮ焼結体を得る工程では、圧力５００ｈＰａ以上２０００ｈＰａ以下のホーニング処理によって、表面粗さＲｙが１．５０μｍ以上３．３０μｍ以下とされた前記多孔質層を形成し、
    Ａｌ材を接合する工程では、前記ＡｌＮ焼結体と前記Ａｌ材との間に前記ロウ材を配置して加圧及び加熱し、その後、５００℃までの冷却速度を０．５℃／分以上１．０℃／分の条件で冷却することを特徴とするＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法。
  2. 請求項１に記載のＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法であって、
    前記ＡｌＮ焼結体と前記Ａｌ材との間に前記ロウ材を配置した状態で、これらを真空加熱及び加圧することを特徴とするＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法。
  3. 請求項２に記載のＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法であって、
    前記ＡｌＮ焼結体と前記Ａｌ材との間に前記ロウ材を配置した状態でこれらの接合面を真空状態に置いた後、これらを加熱しロウ材に液相を発生させ、さらにこれらを加圧して、前記ＡｌＮ焼結体の多孔質層に前記ロウ材の融液を含浸させることを特徴とするＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法。
  4. 請求項２または請求項３に記載のＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法であって、
    前記ＡｌＮ焼結体と前記Ａｌ材との間に置いたロウ材の融液を冷却、凝固させることにより、ＡｌＮ焼結体の多孔質層にロウ材を含浸させ、ＡｌＮ焼結体とＡｌ材を接合することを特徴とするＡｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法。
JP2010271931A 2004-04-05 2010-12-06 Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法 Active JP5387547B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010271931A JP5387547B2 (ja) 2004-04-05 2010-12-06 Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004110879 2004-04-05
JP2004110879 2004-04-05
JP2004221700 2004-07-29
JP2004221700 2004-07-29
JP2010271931A JP5387547B2 (ja) 2004-04-05 2010-12-06 Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006512070A Division JP4918856B2 (ja) 2004-04-05 2005-04-04 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011091417A JP2011091417A (ja) 2011-05-06
JP5387547B2 true JP5387547B2 (ja) 2014-01-15

Family

ID=35125362

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006512070A Active JP4918856B2 (ja) 2004-04-05 2005-04-04 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP2010271931A Active JP5387547B2 (ja) 2004-04-05 2010-12-06 Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006512070A Active JP4918856B2 (ja) 2004-04-05 2005-04-04 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール

Country Status (5)

Country Link
US (3) US7532481B2 (ja)
EP (1) EP1737034A4 (ja)
JP (2) JP4918856B2 (ja)
KR (2) KR20110124372A (ja)
WO (1) WO2005098942A1 (ja)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4014528B2 (ja) * 2003-03-28 2007-11-28 日本碍子株式会社 ヒートスプレッダモジュールの製造方法及びヒートスプレッダモジュール
WO2006019099A1 (ja) * 2004-08-17 2006-02-23 Mitsubishi Materials Corporation 絶縁基板、パワーモジュール用基板並びにそれらの製造方法およびそれらを用いたパワーモジュール
JP4207896B2 (ja) * 2005-01-19 2009-01-14 富士電機デバイステクノロジー株式会社 半導体装置
JP4378334B2 (ja) * 2005-09-09 2009-12-02 日本碍子株式会社 ヒートスプレッダモジュール及びその製造方法
TWI449137B (zh) * 2006-03-23 2014-08-11 Ceramtec Ag 構件或電路用的攜帶體
JP4786407B2 (ja) * 2006-05-18 2011-10-05 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール
WO2007142261A1 (ja) * 2006-06-06 2007-12-13 Mitsubishi Materials Corporation パワー素子搭載用基板、その製造方法、パワー素子搭載用ユニット、その製造方法、およびパワーモジュール
US9179579B2 (en) * 2006-06-08 2015-11-03 International Business Machines Corporation Sheet having high thermal conductivity and flexibility
JP2008021716A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板の製造方法およびパワーモジュール用基板並びにパワーモジュール
JP2008041945A (ja) * 2006-08-07 2008-02-21 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板の製造方法およびパワーモジュール用基板並びにパワーモジュール
JP4629016B2 (ja) * 2006-10-27 2011-02-09 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板およびヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法並びにパワーモジュール
CN101548379B (zh) * 2007-01-10 2011-01-12 奥斯兰姆有限公司 电子器件模块及其制造方法
JP4941827B2 (ja) * 2007-03-27 2012-05-30 日立金属株式会社 半導体モジュール
CN101687264B (zh) * 2007-04-24 2012-11-28 陶瓷技术有限责任公司 制造一种具有至少一个非板状构件的复合件的方法
JP5181618B2 (ja) * 2007-10-24 2013-04-10 宇部興産株式会社 金属箔積層ポリイミド樹脂基板
JP4747315B2 (ja) * 2007-11-19 2011-08-17 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP2009130060A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Toyota Industries Corp 放熱装置
JP5070014B2 (ja) * 2007-11-21 2012-11-07 株式会社豊田自動織機 放熱装置
JP5303936B2 (ja) * 2008-01-08 2013-10-02 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール並びにパワーモジュール用基板の製造方法
WO2009148168A1 (ja) 2008-06-06 2009-12-10 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及びパワーモジュール用基板の製造方法
JP5195379B2 (ja) * 2008-12-10 2013-05-08 三菱マテリアル株式会社 セラミックス基板及びその製造方法
DE102008055134A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Elektrisches oder elektronisches Verbundbauteil sowie Verfahren zum Herstellen eines elektrischen oder elektronischen Verbundbauteils
CN102498564B (zh) * 2009-09-09 2015-08-26 三菱综合材料株式会社 带散热器的功率模块用基板的制造方法、带散热器的功率模块用基板及功率模块
EP2492958B1 (en) * 2009-10-22 2023-09-13 Mitsubishi Materials Corporation Substrate for power module, substrate with heat sink for power module, power module, method for producing substrate for power module, and method for producing substrate with heat sink for power module
JP5515947B2 (ja) * 2010-03-29 2014-06-11 株式会社豊田自動織機 冷却装置
CN102593009B (zh) * 2011-01-11 2016-02-17 三菱综合材料株式会社 电源模块用基板的制造方法、电源模块用基板和电源模块
JP5764342B2 (ja) * 2011-02-10 2015-08-19 昭和電工株式会社 絶縁回路基板、ならびにパワーモジュール用ベースおよびその製造方法
DE102011103746A1 (de) * 2011-05-31 2012-12-06 Ixys Semiconductor Gmbh Verfahren zum Fügen von Metall-Keramik-Substraten an Metallkörpern
JP5801639B2 (ja) * 2011-07-28 2015-10-28 昭和電工株式会社 電子素子搭載用基板
JP5764506B2 (ja) * 2012-02-08 2015-08-19 美濃窯業株式会社 セラミックス多孔体−金属断熱材及びその製造方法
JP2013201256A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Toshiba Lighting & Technology Corp 配線基板装置、発光モジュール、照明装置および配線基板装置の製造方法
JP5614423B2 (ja) * 2012-03-29 2014-10-29 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びその製造方法
JP2013229579A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP6189015B2 (ja) * 2012-04-19 2017-08-30 昭和電工株式会社 放熱装置および放熱装置の製造方法
WO2014046130A1 (ja) 2012-09-21 2014-03-27 三菱マテリアル株式会社 アルミニウム部材と銅部材との接合構造
WO2014061588A1 (ja) * 2012-10-16 2014-04-24 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
US9642275B2 (en) 2012-12-25 2017-05-02 Mitsubishi Materials Corporation Power module
TWI581343B (zh) * 2012-12-25 2017-05-01 三菱綜合材料股份有限公司 功率模組
JP6085968B2 (ja) * 2012-12-27 2017-03-01 三菱マテリアル株式会社 金属部材付パワーモジュール用基板、金属部材付パワーモジュール、及び金属部材付パワーモジュール用基板の製造方法
KR101429429B1 (ko) * 2013-02-28 2014-08-11 주식회사 티앤머티리얼스 가압함침형 다층방열기판 및 그 제조방법
JP5720839B2 (ja) 2013-08-26 2015-05-20 三菱マテリアル株式会社 接合体及びパワーモジュール用基板
JP2015046491A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 住友電気工業株式会社 ワイドバンドギャップ半導体装置および半導体モジュールの製造方法、ならびにワイドバンドギャップ半導体装置および半導体モジュール
JP6201771B2 (ja) * 2014-01-16 2017-09-27 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
CN106061924B (zh) 2014-03-07 2020-08-07 日本碍子株式会社 接合体的制造方法以及接合体
WO2015133577A1 (ja) * 2014-03-07 2015-09-11 日本碍子株式会社 接合体の製造方法
TWI579986B (zh) * 2014-04-25 2017-04-21 Mitsubishi Materials Corp A power module substrate with heat sink
JP6790372B2 (ja) 2016-02-05 2020-11-25 富士電機株式会社 半導体装置
JP6462958B2 (ja) * 2016-06-16 2019-01-30 三菱電機株式会社 半導体実装用放熱ベース板およびその製造方法
WO2018020640A1 (ja) * 2016-07-28 2018-02-01 三菱電機株式会社 半導体装置
KR102378938B1 (ko) 2016-08-10 2022-03-25 주식회사 아모센스 고주파 기판의 제조 방법
JP6809294B2 (ja) * 2017-03-02 2021-01-06 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP6911805B2 (ja) * 2018-03-27 2021-07-28 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法
US10882130B2 (en) 2018-04-17 2021-01-05 Watlow Electric Manufacturing Company Ceramic-aluminum assembly with bonding trenches
US10971428B2 (en) 2019-06-20 2021-04-06 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor baseplates
DE102019216605A1 (de) * 2019-10-29 2021-04-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Formschlüssiger und/oder kraftschlüssiger Materialverbund
WO2023163061A1 (ja) * 2022-02-25 2023-08-31 京セラ株式会社 配線基板、電子装置及び電子モジュール

Family Cites Families (73)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055451A (en) * 1973-08-31 1977-10-25 Alan Gray Cockbain Composite materials
JPS57181356A (en) * 1981-04-30 1982-11-08 Hitachi Ltd Sintered aluminum nitride body with high heat conductivity
DE3376829D1 (en) * 1982-06-29 1988-07-07 Toshiba Kk Method for directly bonding ceramic and metal members and laminated body of the same
US5165983A (en) * 1984-09-30 1992-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for production of aluminum nitride ceramic plate
US4963409A (en) * 1986-02-14 1990-10-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Stain resistant polymers and textiles
US4770953A (en) * 1986-02-20 1988-09-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Aluminum nitride sintered body having conductive metallized layer
US5529852A (en) * 1987-01-26 1996-06-25 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Aluminum nitride sintered body having a metallized coating layer on its surface
JPH01203270A (ja) * 1988-02-08 1989-08-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 高熱伝導性窒化アルミニウム焼結体及びその製造法
WO1990003893A1 (en) * 1988-10-05 1990-04-19 Michael Feygin An improved apparatus and method for forming an integral object from laminations
JPH03103369A (ja) * 1989-09-13 1991-04-30 Eagle Ind Co Ltd セラミックス・金属接合体の製造方法
DE69033718T2 (de) * 1989-10-09 2001-11-15 Mitsubishi Materials Corp Keramisches Substrat angewendet zum Herstellen einer elektrischen oder elektronischen Schaltung
JPH03234045A (ja) 1990-02-09 1991-10-18 Toshiba Corp 窒化アルミニウム基板およびこれを用いた半導体モジュール
EP0480038B1 (en) * 1990-04-16 1997-07-09 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Ceramic circuit board
JPH0585869A (ja) * 1991-04-18 1993-04-06 Nippon Steel Corp 窒化アルミニウムセラミツクスの表面処理方法
US5213877A (en) * 1991-05-02 1993-05-25 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit
JPH069275A (ja) * 1992-06-25 1994-01-18 Ngk Spark Plug Co Ltd 窒化アルミニウム焼結体及びこれを用いた半導体装置用基板
US5561321A (en) * 1992-07-03 1996-10-01 Noritake Co., Ltd. Ceramic-metal composite structure and process of producing same
DE69517248T2 (de) * 1994-07-15 2000-10-12 Mitsubishi Materials Corp Keramik-Gehäuse mit hoher Wärmeabstrahlung
JPH08109069A (ja) * 1994-10-11 1996-04-30 Toshiba Corp 窒化アルミニウム焼結体
KR100232660B1 (ko) * 1995-03-20 1999-12-01 니시무로 타이죠 질화규소 회로기판
JP4077888B2 (ja) * 1995-07-21 2008-04-23 株式会社東芝 セラミックス回路基板
US6033787A (en) * 1996-08-22 2000-03-07 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic circuit board with heat sink
JPH1067586A (ja) * 1996-08-27 1998-03-10 Dowa Mining Co Ltd パワーモジュール用回路基板およびその製造方法
JP3512977B2 (ja) * 1996-08-27 2004-03-31 同和鉱業株式会社 高信頼性半導体用基板
JP3682552B2 (ja) * 1997-03-12 2005-08-10 同和鉱業株式会社 金属−セラミックス複合基板の製造方法
EP0935286A4 (en) * 1997-05-26 2008-04-09 Sumitomo Electric Industries COPPER CIRCUIT JUNCTION SUBSTRATE AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
JPH1135380A (ja) * 1997-07-17 1999-02-09 Toshiba Mach Co Ltd セラミックスと金属の接合方法
JP3307862B2 (ja) * 1997-10-06 2002-07-24 同和鉱業株式会社 セラミック基板
JP3739913B2 (ja) * 1997-11-06 2006-01-25 ソニー株式会社 窒化アルミニウム−アルミニウム系複合材料及びその製造方法
JP4304749B2 (ja) * 1998-02-24 2009-07-29 住友電気工業株式会社 半導体装置用部材の製造方法
JP3987201B2 (ja) * 1998-05-01 2007-10-03 日本碍子株式会社 接合体の製造方法
JP2000082774A (ja) * 1998-06-30 2000-03-21 Sumitomo Electric Ind Ltd パワ―モジュ―ル用基板およびその基板を用いたパワ―モジュ―ル
JP4018264B2 (ja) * 1998-10-16 2007-12-05 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 アルミニウム−窒化アルミニウム絶縁基板の製造方法
JP2001148451A (ja) * 1999-03-24 2001-05-29 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板
ATE378800T1 (de) * 1999-05-28 2007-11-15 Denki Kagaku Kogyo Kk Schaltungskeramiksubstrat und sein herstellungsverfahren
JP2001044577A (ja) * 1999-07-28 2001-02-16 Denki Kagaku Kogyo Kk 回路基板
EP1122780A3 (en) * 2000-01-31 2004-01-02 Ngk Insulators, Ltd. Laminated radiation member, power semiconductor apparatus and method for producing the same
EP1205451A1 (en) * 2000-03-07 2002-05-15 Ibiden Co., Ltd. Ceramic substrate for manufacture/inspection of semiconductor
JP4756200B2 (ja) * 2000-09-04 2011-08-24 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属セラミックス回路基板
JP5038565B2 (ja) 2000-09-22 2012-10-03 株式会社東芝 セラミックス回路基板およびその製造方法
EP1201623B1 (en) * 2000-10-27 2016-08-31 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon nitride ceramic substrate and silicon nitride ceramic circuit board using the substrate
JP2002203932A (ja) * 2000-10-31 2002-07-19 Hitachi Ltd 半導体パワー素子用放熱基板とその導体板及びヒートシンク材並びにロー材
JP4248173B2 (ja) * 2000-12-04 2009-04-02 株式会社東芝 窒化アルミニウム基板およびそれを用いた薄膜基板
JP4015023B2 (ja) * 2001-02-22 2007-11-28 日本碍子株式会社 電子回路用部材及びその製造方法並びに電子部品
JP4434545B2 (ja) * 2001-03-01 2010-03-17 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 半導体実装用絶縁基板及びパワーモジュール
US7069645B2 (en) * 2001-03-29 2006-07-04 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing a circuit board
JP3559252B2 (ja) * 2001-05-02 2004-08-25 日本特殊陶業株式会社 スパークプラグの製造方法
US6692818B2 (en) * 2001-06-07 2004-02-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing circuit board and circuit board and power conversion module using the same
JP4969738B2 (ja) * 2001-06-28 2012-07-04 株式会社東芝 セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール
DE10142615A1 (de) * 2001-08-31 2003-04-10 Siemens Ag Leistungselektronikeinheit
US6794723B2 (en) * 2001-09-12 2004-09-21 Ngk Insulators, Ltd. Matrix type piezoelectric/electrostrictive device and manufacturing method thereof
US6884511B1 (en) * 2001-11-14 2005-04-26 M Cubed Technologies, Inc. Method for brazing ceramic-containing bodies, and articles made thereby
US7270885B1 (en) * 2001-11-14 2007-09-18 Marlene Rossing, legal representative Method for brazing ceramic-containing bodies, and articles made thereby
US6692816B2 (en) * 2001-11-28 2004-02-17 3M Innovative Properties Company Abrasion resistant electrode and device
TW519311U (en) * 2002-01-11 2003-01-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Electrical connector
JP4692708B2 (ja) * 2002-03-15 2011-06-01 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 セラミックス回路基板およびパワーモジュール
JP3798721B2 (ja) * 2002-03-29 2006-07-19 東芝セラミックス株式会社 半導体熱処理用反射板およびこの半導体熱処理用反射板の製造方法
JP3922538B2 (ja) * 2002-04-18 2007-05-30 日立金属株式会社 セラミックス回路基板の製造方法
JP4241397B2 (ja) * 2002-04-19 2009-03-18 三菱マテリアル株式会社 回路基板の製造方法
JP4113971B2 (ja) * 2002-07-30 2008-07-09 株式会社豊田自動織機 低膨張材料及びその製造方法
US7057896B2 (en) * 2002-08-21 2006-06-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Power module and production method thereof
JP3960542B2 (ja) * 2002-09-13 2007-08-15 シャープ株式会社 電子写真感光体およびその製造方法
JP4324704B2 (ja) * 2002-09-13 2009-09-02 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属−セラミックス複合部材の製造装置、製造用鋳型、並びに製造方法
JP3935037B2 (ja) * 2002-09-30 2007-06-20 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 アルミニウム−セラミックス接合基板の製造方法
JP3740116B2 (ja) * 2002-11-11 2006-02-01 三菱電機株式会社 モールド樹脂封止型パワー半導体装置及びその製造方法
JP2004253736A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Ngk Insulators Ltd ヒートスプレッダモジュール
WO2004079455A1 (ja) * 2003-03-04 2004-09-16 Mitsubishi Chemical Corporation 電子写真感光体用基体、該基体の製造方法および該基体を用いた電子写真感光体
JP3967278B2 (ja) * 2003-03-07 2007-08-29 日本碍子株式会社 接合部材及び静電チャック
JP4014528B2 (ja) * 2003-03-28 2007-11-28 日本碍子株式会社 ヒートスプレッダモジュールの製造方法及びヒートスプレッダモジュール
EP1518847B1 (en) * 2003-09-29 2013-08-28 Dowa Metaltech Co., Ltd. Aluminum/ceramic bonding substrate and method for producing same
KR101051197B1 (ko) * 2003-09-29 2011-07-21 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤 박막 전자부품용 세라믹 기판 및 그 제조방법 및 이것을사용한 박막 전자부품
US20050151555A1 (en) * 2004-01-13 2005-07-14 Cookson Electronics, Inc. Cooling devices and methods of using them
US20060035413A1 (en) * 2004-01-13 2006-02-16 Cookson Electronics, Inc. Thermal protection for electronic components during processing

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2005098942A1 (ja) 2008-03-06
WO2005098942A1 (ja) 2005-10-20
US20100230473A1 (en) 2010-09-16
EP1737034A1 (en) 2006-12-27
KR101108454B1 (ko) 2012-01-31
EP1737034A4 (en) 2010-11-03
KR20110124372A (ko) 2011-11-16
JP2011091417A (ja) 2011-05-06
US7532481B2 (en) 2009-05-12
US20080248326A1 (en) 2008-10-09
JP4918856B2 (ja) 2012-04-18
US20070274047A1 (en) 2007-11-29
KR20070013293A (ko) 2007-01-30
US8164909B2 (en) 2012-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5387547B2 (ja) Ａｌ／ＡｌＮ接合体の製造方法
JP4241397B2 (ja) 回路基板の製造方法
KR102422607B1 (ko) 접합체, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트 싱크, 및 접합체의 제조 방법, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법, 히트 싱크의 제조 방법
JP5488619B2 (ja) パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
KR102272865B1 (ko) 접합체, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트 싱크, 접합체의 제조 방법, 히트 싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법, 및 히트 싱크의 제조 방법
WO2009139472A1 (ja) パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及びパワーモジュール用基板の製造方法
CN112839799B (zh) 带金属层的碳质构件及导热板
JP2014187411A (ja) パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法、並びに、銅部材接合用ペースト
TWI700263B (zh) 陶瓷-鋁接合體、電力模組用基板、及電力模組
KR102587802B1 (ko) 클래드재 및 그 제조 방법
JP5664038B2 (ja) パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール
JP2008192705A (ja) パワーモジュール用基板、その製造方法、パワーモジュール
JP2022048812A (ja) 放熱部材およびその製造方法
JP2011082502A (ja) パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
TW201843783A (zh) 接合體之製造方法、絕緣電路基板之製造方法及附有散熱片絕緣電路基板之製造方法
JP4935753B2 (ja) パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
JP2001168250A (ja) 半導体用絶縁基板およびそれを用いた半導体装置並びに該基板の製造方法
JP2011201760A (ja) パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、パワーモジュール用基板の製造方法及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
EP3753912A1 (en) Method for manufacturing ceramic/al-sic composite material joined body, and method for manufacturing heat sink-equipped substrate for power module
JP4799069B2 (ja) 電子機器で用いる放熱板
TW201934523A (zh) 陶瓷／鋁－碳化矽複合材料接合體之製造方法、及附散熱塊之功率模組用基板之製造方法
JP4556307B2 (ja) パワーモジュール及びパワーモジュール用緩衝材の製造方法
WO2023008562A1 (ja) 銅／セラミックス接合体、および、絶縁回路基板
JP2009277992A (ja) パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
TW202348119A (zh) 散熱構件

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130625

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130823

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: 20130910

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130923

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5387547

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150