JP5915233B2 - Solder joint structure, power module, power module substrate with heat sink, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

この発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム部材と、被接合部材と、をはんだ材を用いて接合するはんだ接合構造、このはんだ接合構造を利用したパワーモジュール、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びそれらの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solder joint structure in which an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy and a member to be joined are joined using a solder material, a power module using the solder joint structure, a power module substrate with a heat sink, and their It relates to a manufacturing method.

上述のはんだ接合構造としては、例えば、特許文献１、２に示すようなパワーモジュールが挙げられる。
パワーモジュールは、セラミックス基板の一方の面に回路層となるＡｌ（アルミニウム）の金属板が接合されてなるパワーモジュール用基板と、回路層の一方の面に搭載されるパワー素子（半導体素子）と、を備えている。
また、パワーモジュール用基板の他方の面側には、パワー素子（半導体素子）からの熱を放散するために、ヒートシンクとして放熱板や冷却器などが配設されることがある。 Examples of the solder joint structure described above include power modules as shown in Patent Documents 1 and 2.
A power module includes a power module substrate in which an Al (aluminum) metal plate serving as a circuit layer is bonded to one surface of a ceramic substrate, and a power element (semiconductor element) mounted on one surface of the circuit layer. It is equipped with.
In addition, on the other surface side of the power module substrate, in order to dissipate heat from the power element (semiconductor element), a heat sink or a cooler may be provided as a heat sink.

上述のパワーモジュールにおいては、回路層とパワー素子（半導体素子）とは、はんだ材を介して接合される。すなわち、回路層がアルミニウム部材とされ、パワー素子（半導体素子）が被接合部材とされた、はんだ接合構造をなしているのである。
また、パワーモジュール用基板とヒートシンクについても、はんだ材を介して接合されることがある。
なお、回路層等のアルミニウム部材においては、その表面にアルミニウムの酸化皮膜が形成されるため、そのままでは、はんだ接合を良好に行うことができない。そこで、従来は、回路層（アルミニウム部材）の表面にＮｉめっき膜を形成し、このＮｉめっき膜を下地層としてはんだ接合を行っていた。 In the power module described above, the circuit layer and the power element (semiconductor element) are joined via a solder material. That is, it has a solder joint structure in which the circuit layer is an aluminum member and the power element (semiconductor element) is a member to be joined.
In addition, the power module substrate and the heat sink may be joined via a solder material.
In addition, in aluminum members, such as a circuit layer, since the oxide film of aluminum is formed in the surface, soldering cannot be performed favorably as it is. Therefore, conventionally, a Ni plating film is formed on the surface of the circuit layer (aluminum member), and solder bonding is performed using this Ni plating film as a base layer.

ここで、上述のパワーモジュールにおいては、その使用時にパワーサイクル及びヒートサイクルが負荷されることになる。パワーモジュールにパワーサイクル及びヒートサイクルが負荷された場合には、セラミックス基板とアルミニウムとの熱膨張係数の差による応力がセラミックス基板と回路層との接合界面に作用し、接合信頼性が低下するおそれがあった。そこで、従来は、純度が９９．９９％以上の４Ｎアルミニウム等の比較的変形抵抗の小さなアルミニウムで回路層を構成して、上述の熱応力を回路層の変形によって吸収することで、接合信頼性の向上を図っている。
また、特許文献３には、Ｎｉめっき膜を設けることなく、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる回路層とはんだ層とを導通させる導電接合層を形成することができる導電性組成物が記載されており、上記回路層と被接合部材とをガラス層、Ａｇ層及びはんだ層を介して接合している構造が開示されている。 Here, in the above-mentioned power module, a power cycle and a heat cycle are loaded during use. When a power cycle and heat cycle are applied to the power module, stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and aluminum may act on the bonding interface between the ceramic substrate and the circuit layer, which may reduce bonding reliability. was there. Therefore, conventionally, a circuit layer is made of aluminum having a relatively low deformation resistance, such as 4N aluminum having a purity of 99.99% or more, and the above-described thermal stress is absorbed by the deformation of the circuit layer, so that the bonding reliability is improved. We are trying to improve.
Patent Document 3 describes a conductive composition that can form a conductive bonding layer that electrically connects a circuit layer made of aluminum or an aluminum alloy and a solder layer without providing a Ni plating film. A structure in which the circuit layer and the member to be joined are joined through a glass layer, an Ag layer, and a solder layer is disclosed.

特開２００７−３１１５２６号公報JP 2007-31526 A 特開２００８−２２７３３６号公報JP 2008-227336 A 特開２０１０−２８７５５４号公報JP 2010-287554 A

ところで、回路層を純度が９９．９９％以上（４Ｎアルミニウム）等の比較的変形抵抗の小さなアルミニウムで構成した場合、パワーサイクル及びヒートサイクルを負荷した際に、回路層の表面にうねりやシワが発生してしまうといった問題があった。回路層の表面にうねりやシワが発生すると、パワーモジュールの信頼性が低下することになる。
また、特許文献３では、焼成によって、前記回路層表面に自然発生したアルミニウム酸化皮膜と反応して前記回路層と導通する導電接合層を形成することはできるものの、回路層と半導体素子とのはんだ接合後に生じる回路層表面のうねりやシワに対する視点はなかった。 By the way, when the circuit layer is made of aluminum having a relatively low deformation resistance such as a purity of 99.99% or more (4N aluminum), undulations and wrinkles are formed on the surface of the circuit layer when a power cycle and a heat cycle are applied. There was a problem that would occur. When waviness and wrinkles occur on the surface of the circuit layer, the reliability of the power module is lowered.
Further, in Patent Document 3, although it is possible to form a conductive bonding layer that reacts with the aluminum oxide film naturally generated on the surface of the circuit layer by baking and is electrically connected to the circuit layer, the solder between the circuit layer and the semiconductor element is used. There was no viewpoint on the waviness and wrinkles on the surface of the circuit layer that occurred after bonding.

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、半導体素子等の電子部品からの発熱量が大きくなっている。そのため、パワーサイクル及びヒートサイクルの条件が厳しくなっており、回路層の表面にうねりやシワが発生しやすい傾向にあり、パワーモジュールの信頼性低下の問題があった。
なお、このようなうねりやシワは、パワーモジュール用基板とヒートシンクとの接合部分においても問題となる。 In particular, recently, power modules have been reduced in size and thickness, and the usage environment has become severe, and the amount of heat generated from electronic components such as semiconductor elements has increased. Therefore, the conditions of power cycle and heat cycle are severe, and there is a tendency that waviness and wrinkles are likely to occur on the surface of the circuit layer, and there is a problem that the reliability of the power module is lowered.
Such waviness and wrinkles also become a problem at the joint between the power module substrate and the heat sink.

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、パワーサイクル及びヒートサイクル負荷時においても、アルミニウム部材の表面にうねりやシワが発生することを抑制でき、被接合部材との接合信頼性を向上させることが可能なはんだ接合構造、このはんだ接合構造を利用したパワーモジュール、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びそれらの製造方法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 suppress the occurrence of waviness and wrinkles on the surface of an aluminum member even during a power cycle and heat cycle load, and the reliability of joining with a member to be joined. It is an object of the present invention to provide a solder joint structure capable of improving the performance, a power module using the solder joint structure, a substrate for a power module with a heat sink, and a manufacturing method thereof.

本発明者等は鋭意研究した結果、アルミニウム部材の一方の面にＡｇ層が形成されている場合、ヒートサイクル負荷時においても、はんだの変形が抑制され、アルミニウム部材の表面におけるうねりやシワの発生が抑制されることを見出した。これは、Ａｇはアルミニウムよりも硬い金属であることから、Ａｇ層によってアルミニウム部材の塑性変形が抑制されるためと推測される。   As a result of diligent research, the present inventors have found that when an Ag layer is formed on one surface of an aluminum member, deformation of the solder is suppressed even during heat cycle loading, and undulations and wrinkles are generated on the surface of the aluminum member. Has been found to be suppressed. This is presumed to be because plastic deformation of the aluminum member is suppressed by the Ag layer because Ag is a metal harder than aluminum.

そして、さらに検討を進めた結果、Ａｇがはんだ内に拡散してＡｇ食われが生じた箇所において、はんだ内部にクラックが生じる場合があることが分かった。すなわち、Ａｇ食われが生じた箇所では、アルミニウム部材の表面が局所的に塑性変形を生じて、うねりやシワが発生し、はんだ内部にクラックが生じるおそれがあることが判明した。   As a result of further investigation, it has been found that cracks may be generated in the solder at locations where Ag diffuses into the solder and Ag erosion occurs. In other words, it was found that at the locations where Ag erosion occurred, the surface of the aluminum member was locally plastically deformed, causing undulations and wrinkles and cracking inside the solder.

本発明は、上述の知見に基づいてなされたものであって、本発明のはんだ接合構造は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム部材と、被接合部材と、をはんだ材を用いて接合するはんだ接合構造であって、前記アルミニウム部材の表面に形成されたガラス層と、このガラス層に積層されたＡｇ層と、前記Ａｇ層に積層されたはんだ層と、を備えており、前記Ａｇ層には、結晶性の酸化物粒子が分散されており、３０℃から１３０℃のパワーサイクル試験を１０万回実施した後の前記Ａｇ層の残存割合が９８．５％以上であることを特徴としている。 The present invention has been made based on the above-described knowledge, and the solder joint structure of the present invention is a solder joint that joins an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy and a member to be joined using a solder material. A glass layer formed on the surface of the aluminum member; an Ag layer laminated on the glass layer; and a solder layer laminated on the Ag layer. The crystalline oxide particles are dispersed, and the residual ratio of the Ag layer after conducting a power cycle test of 30 ° C. to 130 ° C. 100,000 times is 98.5% or more .

この構成のはんだ接合構造によれば、Ａｇ層には、結晶性の酸化物粒子が分散されているので、Ａｇがはんだ内に拡散することが抑制される。そして、アルミニウム部材に生じるうねりやシワの発生を抑制して、はんだに生じるクラックの発生を防ぐことができるので、被接合部材とのはんだ接合構造の信頼性を向上させることが可能となる。   According to the solder joint structure having this configuration, since the crystalline oxide particles are dispersed in the Ag layer, the diffusion of Ag into the solder is suppressed. And since generation | occurrence | production of the waviness and wrinkle which arise in an aluminum member can be suppressed and generation | occurrence | production of the crack which arises in a solder can be prevented, it becomes possible to improve the reliability of the solder joint structure with a to-be-joined member.

また、アルミニウム部材の表面にガラス層が形成されているので、アルミニウム部材の表面に存在する酸化皮膜をこのガラス層に反応させて除去することができ、アルミニウム部材と被接合部材とをはんだ材を介して確実に接合することが可能となる。よって、アルミニウム部材の表面にＮｉめっき膜等を設ける必要がない。   In addition, since the glass layer is formed on the surface of the aluminum member, the oxide film present on the surface of the aluminum member can be removed by reacting with the glass layer. It becomes possible to join reliably. Therefore, it is not necessary to provide a Ni plating film or the like on the surface of the aluminum member.

さらに、前記結晶性の酸化物粒子は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛のうちいずれか１種または２種以上をからなることが好ましい。
酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛から選択される結晶性の酸化物粒子が、はんだと接合されたＡｇ層中に分散されると、Ａｇがはんだ内部へ拡散することが抑制される。Ａｇ中に酸化物粒子が分散していることにより、焼成時においてＡｇ層がネッキングする面積が少なくなる。このように焼結されたＡｇ層に対してはんだ接合を行うと、完全にネッキングしたＡｇ層と比較して、Ａｇのはんだ内部への拡散が生じ難くなるため、はんだに対するＡｇ喰われを抑制することができる。 Furthermore, it is preferable that the crystalline oxide particles comprise one or more of titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide.
When crystalline oxide particles selected from titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide are dispersed in the Ag layer joined to the solder, the diffusion of Ag into the solder is suppressed. Since the oxide particles are dispersed in Ag, the area where the Ag layer is necked during firing is reduced. When solder bonding is performed on the Ag layer thus sintered, diffusion of Ag into the solder is less likely to occur compared to a completely necked Ag layer, and thus Ag erosion to the solder is suppressed. be able to.

本発明のパワーモジュールは、絶縁層の一方の面にアルミニウム部材からなる回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記回路層の一方の面に接合された半導体素子と、を備えたパワーモジュールであって、前記回路層と前記半導体素子との接合部が上述のはんだ接合構造とされていることを特徴としている。   A power module of the present invention includes a power module substrate in which a circuit layer made of an aluminum member is disposed on one surface of an insulating layer, and a semiconductor element bonded to one surface of the circuit layer. A module is characterized in that a joint portion between the circuit layer and the semiconductor element has the above-described solder joint structure.

このような構成とされた本発明のパワーモジュールにおいては、アルミニウム部材となる回路層と、被接合部材となる半導体素子とが、ガラス層、結晶性の酸化物粒子が分散されたＡｇ層、はんだ層を介して接合されている。そのため、Ａｇがはんだへ拡散することが抑制されて、Ａｇ層の形成を維持することができ、回路層の表面のうねりやシワの発生を抑制することが可能となる。
したがって、はんだ層におけるクラックの発生を抑制でき、半導体素子の接合信頼性に優れたパワーモジュールを提供することが可能となる。 In the power module of the present invention configured as described above, the circuit layer serving as the aluminum member and the semiconductor element serving as the member to be joined include a glass layer, an Ag layer in which crystalline oxide particles are dispersed, solder Joined through layers. Therefore, the diffusion of Ag into the solder is suppressed, the formation of the Ag layer can be maintained, and the generation of waviness and wrinkles on the surface of the circuit layer can be suppressed.
Therefore, the generation of cracks in the solder layer can be suppressed, and it becomes possible to provide a power module that has excellent semiconductor device bonding reliability.

本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、絶縁層の一方の面に回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の他方の面側に接合されたヒートシンクと、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、前記ヒートシンクの接合面及び前記パワーモジュール用基板の接合面のうち少なくとも一方は、アルミニウム部材で構成されており、前記ヒートシンクと前記パワーモジュール用基板との接合部が上述のはんだ接合構造とされていることを特徴としている。   A power module substrate with a heat sink according to the present invention includes a power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of an insulating layer, and a heat sink bonded to the other surface side of the power module substrate. A power module substrate with a heat sink, wherein at least one of a bonding surface of the heat sink and a bonding surface of the power module substrate is formed of an aluminum member, and the bonding of the heat sink and the power module substrate is performed. The part is characterized by the above-described solder joint structure.

このような構成とされた本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、前記パワーモジュール用基板の接合面及び前記ヒートシンクの接合面のうち少なくとも一方は、アルミニウム部材で構成されていることから、前記パワーモジュール用基板の接合面を有する部材及び前記ヒートシンクの接合面を有する部材の一方が上述のはんだ接合構造のアルミニウム部材に該当し、他方が被接合部材に該当することになる。そして、このアルミニウム部材と、被接合部材とが、ガラス層、結晶性の酸化物粒子が分散されたＡｇ層、はんだ層を介して接合されている。そのため、Ａｇがはんだへ拡散することを抑制してＡｇ層を維持することができ、アルミニウム部材の表面のうねりやシワの発生を抑制することが可能となる。
したがって、パワーモジュール用基板とヒートシンクとの接合信頼性が向上し、ヒートシンクによって熱を効率的に放散させることが可能となる。
なお、ヒートシンクとしては、板状の放熱板、内部に冷媒が流通する冷却器、フィンが形成された液冷、空冷放熱器、ヒートパイプなど、熱の放散によって温度を下げることを目的とした金属部品が含まれる。 In the power module substrate with a heat sink of the present invention configured as described above, at least one of the bonding surface of the power module substrate and the bonding surface of the heat sink is formed of an aluminum member. One of the member having the bonding surface of the power module substrate and the member having the bonding surface of the heat sink corresponds to the aluminum member having the above-described solder bonding structure, and the other corresponds to the member to be bonded. And this aluminum member and to-be-joined member are joined via the glass layer, Ag layer in which the crystalline oxide particle was disperse | distributed, and a solder layer. Therefore, it is possible to suppress the diffusion of Ag into the solder and maintain the Ag layer, and it is possible to suppress the occurrence of waviness and wrinkles on the surface of the aluminum member.
Therefore, the bonding reliability between the power module substrate and the heat sink is improved, and heat can be efficiently dissipated by the heat sink.
In addition, as a heat sink, a plate-like heat sink, a cooler in which a refrigerant circulates inside, a liquid cooling with fins formed, an air cooling radiator, a heat pipe, etc. Parts are included.

本発明のはんだ接合構造の製造方法は、上述のはんだ接合構造を製造するはんだ接合構造の製造方法であって、前記アルミニウム部材の表面にガラス及び結晶性の酸化物粒子を含有するＡｇペーストを塗布する塗布工程と、前記Ａｇペーストを塗布した状態で加熱処理して前記Ａｇペーストを焼成する焼成工程と、前記Ａｇペーストの焼成体からなるＡｇ焼成層の表面にはんだ材を介して前記被接合部材をはんだ接合するはんだ接合工程と、を備え、前記Ａｇ焼成層には、結晶性の酸化物粒子が分散されていることを特徴とする。 The method for producing a solder joint structure of the present invention is a method for producing a solder joint structure for producing the above-described solder joint structure , wherein an Ag paste containing glass and crystalline oxide particles is applied to the surface of the aluminum member. An application step for performing the heat treatment in a state where the Ag paste is applied, and a firing step for firing the Ag paste, and a member to be bonded to the surface of the Ag fired layer made of a fired body of the Ag paste via a solder material. A solder joining step for solder joining, wherein the Ag fired layer has crystalline oxide particles dispersed therein.

このような製造方法によれば、Ａｇ焼結層に結晶性の酸化物粒子が分散させることができるので、はんだ接合工程においてＡｇがはんだ内に拡散することが抑制できるはんだ接合構造を製造することができる。そして、アルミニウム部材に生じるうねりやシワの発生を抑制して、はんだに生じるクラックの発生を防ぐことができるので、被接合部材とのはんだ接合構造の信頼性を向上させることが可能となる。   According to such a manufacturing method, since the crystalline oxide particles can be dispersed in the Ag sintered layer, it is possible to manufacture a solder joint structure that can suppress the diffusion of Ag into the solder in the solder joint process. Can do. And since generation | occurrence | production of the waviness and wrinkle which arise in an aluminum member can be suppressed and generation | occurrence | production of the crack which arises in a solder can be prevented, it becomes possible to improve the reliability of the solder joint structure with a to-be-joined member.

本発明のパワーモジュールの製造方法では、絶縁層の一方の面にアルミニウム部材からなる回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、回路層の一方の面に接合された半導体素子と、を備え、回路層と半導体素子とをはんだ接合部とするパワーモジュールの製造方法であって、このはんだ接合部を上述のはんだ接合構造の製造方法によって形成することを特徴とする。   The power module manufacturing method of the present invention includes a power module substrate in which a circuit layer made of an aluminum member is disposed on one surface of an insulating layer, and a semiconductor element bonded to one surface of the circuit layer. A method for manufacturing a power module using a circuit layer and a semiconductor element as a solder joint portion, wherein the solder joint portion is formed by the above-described solder joint structure manufacturing method.

また、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法では、絶縁層の一方の面に回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の他方の面側に接合されたヒートシンクと、を備え、ヒートシンクの接合面及び前記パワーモジュール用基板の接合面のうち少なくとも一方は、前記アルミニウム部材で構成されており、前記ヒートシンクと前記パワーモジュール用基板とがはんだ接合部とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法であって、このはんだ接合部を上述のはんだ接合構造の製造方法によって形成することを特徴とする。   Further, in the method for manufacturing a power module substrate with a heat sink according to the present invention, the power module substrate in which the circuit layer is disposed on one surface of the insulating layer and the other surface side of the power module substrate are joined. A heat sink, wherein at least one of a joining surface of the heat sink and a joining surface of the power module substrate is made of the aluminum member, and the heat sink and the power module substrate serve as a solder joint portion. A method for manufacturing a power module substrate with an attached power module is characterized in that the solder joint is formed by the method for manufacturing a solder joint structure described above.

上述のようなはんだ接合構造、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によれば、はんだ接合部において、結晶性の酸化物粒子が分散したＡｇ焼成層を形成することができることから、はんだ接合時においてＡｇがはんだへ拡散することが抑制されて、Ａｇ層の形成を維持することができ、アルミニウム部材の表面のうねりやシワの発生を抑制することが可能となる。   According to the solder joint structure, the power module, and the method for manufacturing a power module substrate with a heat sink as described above, an Ag fired layer in which crystalline oxide particles are dispersed can be formed in the solder joint portion. It is possible to suppress the diffusion of Ag into the solder at the time of bonding, maintain the formation of the Ag layer, and suppress the generation of waviness and wrinkles on the surface of the aluminum member.

本発明によれば、パワーサイクル及びヒートサイクル負荷時においても、アルミニウム部材の表面にうねりやシワが発生することを抑制でき、被接合部材との接合信頼性を向上させることが可能なはんだ接合構造、このはんだ接合構造を利用したパワーモジュール、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びそれらの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of waviness and wrinkles on the surface of an aluminum member even during power cycle and heat cycle load, and to improve the bonding reliability with a member to be bonded. A power module using this solder joint structure, a power module substrate with a heat sink, and a manufacturing method thereof can be provided.

本発明の第一の実施形態である放熱板付パワーモジュール用基板及び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 board | substrate for power modules with a heat sink and power module which are 1st embodiment of this invention. 図１における金属層と放熱板との接合部の拡大説明図である。FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a joint portion between a metal layer and a heat sink in FIG. 1. 図１における回路層と半導体素子との接合部の拡大説明図である。FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram of a junction between a circuit layer and a semiconductor element in FIG. 1. 本発明の実施形態において用いられるＡｇペーストの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of Ag paste used in embodiment of this invention. 図１のパワーモジュールの製造方法を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the power module of FIG. 本発明の第二の実施形態である冷却器付パワーモジュール用基板及び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 board | substrate for power modules with a cooler which is 2nd embodiment of this invention, and a power module. 図６における緩衝層と冷却器との接合部の拡大説明図である。FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a joint portion between the buffer layer and the cooler in FIG. 6.

以下に、本発明の実施形態であるはんだ接合構造について、添付した図面を参照して説明する。
図１に、本発明の第１の実施形態であるパワーモジュール１及び放熱板付パワーモジュール用基板２０を示す。この実施形態では、ヒートシンクとして、放熱板２１を用いた。
このパワーモジュール１は、回路層１２及び金属層１３が配設されたパワーモジュール用基板１０と、回路層１２の一方の面（図１において上面）に搭載された半導体素子３と、金属層１３の他方の面（図１において下面）に接合された放熱板２１と、この放熱板２１の他方の面側に積層された冷却器３１と、を備えている。 Hereinafter, a solder joint structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a power module 1 and a power module-equipped power module substrate 20 according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the heat radiating plate 21 is used as a heat sink.
The power module 1 includes a power module substrate 10 on which a circuit layer 12 and a metal layer 13 are disposed, a semiconductor element 3 mounted on one surface of the circuit layer 12 (upper surface in FIG. 1), and a metal layer 13. The heat sink 21 joined to the other surface (the lower surface in FIG. 1) and the cooler 31 stacked on the other surface side of the heat sink 21 are provided.

パワーモジュール用基板１０は、絶縁層を構成するセラミックス基板１１と、このセラミックス基板１１の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１３とを備えている。
セラミックス基板１１は、回路層１２と金属層１３との間の電気的接続を防止するものであって、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、セラミックス基板１１の厚さは、０．２〜１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、０．６３５ｍｍに設定されている。 The power module substrate 10 includes a ceramic substrate 11 constituting an insulating layer, a circuit layer 12 disposed on one surface of the ceramic substrate 11 (upper surface in FIG. 1), and the other surface of the ceramic substrate 11 (FIG. 1 and a metal layer 13 disposed on the lower surface.
The ceramic substrate 11 prevents electrical connection between the circuit layer 12 and the metal layer 13, and is made of highly insulating AlN (aluminum nitride). In addition, the thickness of the ceramic substrate 11 is set within a range of 0.2 to 1.5 mm, and in this embodiment is set to 0.635 mm.

回路層１２は、セラミックス基板１１の一方の面に、導電性を有する金属板が接合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１２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）の圧延板からなるアルミニウム板がセラミックス基板１１に接合されることにより形成されている。   The circuit layer 12 is formed by bonding a conductive metal plate to one surface of the ceramic substrate 11. In the present embodiment, the circuit layer 12 is formed by joining an aluminum plate made of a rolled plate of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more to the ceramic substrate 11.

金属層１３は、セラミックス基板１１の他方の面に、金属板が接合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１３は、回路層１２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）の圧延板からなるアルミニウム板がセラミックス基板１１に接合されることで形成されている。   The metal layer 13 is formed by bonding a metal plate to the other surface of the ceramic substrate 11. In the present embodiment, the metal layer 13 is formed by joining an aluminum plate made of a rolled plate of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more, like the circuit layer 12, to the ceramic substrate 11. Has been.

放熱板２１は、前述のパワーモジュール用基板１０からの熱を面方向に拡げるものであり、本実施形態では、熱伝導性に優れた銅板とされている。
冷却器３１は、図１に示すように、冷却媒体（例えば冷却水）を流通するための流路３２を備えている。冷却器３１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（アルミニウム合金）で構成されている。
なお、放熱板２１と冷却器３１とは、図１に示すように、固定ネジ２２によって締結されている。 The heat radiating plate 21 spreads the heat from the power module substrate 10 in the surface direction, and is a copper plate having excellent thermal conductivity in the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the cooler 31 includes a flow path 32 for circulating a cooling medium (for example, cooling water). The cooler 31 is preferably made of a material having good thermal conductivity. In the present embodiment, the cooler 31 is made of A6063 (aluminum alloy).
In addition, the heat sink 21 and the cooler 31 are fastened by a fixing screw 22 as shown in FIG.

そして、図２に示すように、４Ｎアルミニウムからなる金属層１３と銅からなる放熱板２１との間の第１接合部４０においては、金属層１３の他方の面（図２において下面）に形成された第１ガラス層４１と、この第１ガラス層４１の他方の面に積層された第１Ａｇ層４２と、この第１Ａｇ層４２の他方の面に積層された第１はんだ層４３と、を備えている。   Then, as shown in FIG. 2, the first joint 40 between the metal layer 13 made of 4N aluminum and the heat sink 21 made of copper is formed on the other surface (the lower surface in FIG. 2) of the metal layer 13. The first glass layer 41, the first Ag layer 42 laminated on the other surface of the first glass layer 41, and the first solder layer 43 laminated on the other surface of the first Ag layer 42. I have.

また、図３に示すように、４Ｎアルミニウムからなる回路層１２と半導体素子３との間の第２接合部５０においては、回路層１２の一方の面（図３において上面）に形成された第２ガラス層５１と、この第２ガラス層５１の一方の面に積層された第２Ａｇ層５２と、この第２Ａｇ層５２の一方の面に積層された第２はんだ層５３と、を備えている。   Further, as shown in FIG. 3, in the second junction 50 between the circuit layer 12 made of 4N aluminum and the semiconductor element 3, the first junction formed on one surface of the circuit layer 12 (upper surface in FIG. 3). Two glass layers 51, a second Ag layer 52 laminated on one surface of the second glass layer 51, and a second solder layer 53 laminated on one surface of the second Ag layer 52. .

ここで、第１はんだ層４３及び第２はんだ層５３は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）で構成されている。また、第１はんだ層４３及び第２はんだ層５３の厚さｔｈは、２０μｍ≦ｔｈ≦６００μｍの範囲内に設定されている。   Here, the first solder layer 43 and the second solder layer 53 are, for example, Sn—Ag, Sn—Cu, Sn—Sb, Sn—In, or Sn—Ag—Cu solder materials (so-called lead). (Free solder material). The thicknesses th of the first solder layer 43 and the second solder layer 53 are set in a range of 20 μm ≦ th ≦ 600 μm.

第１ガラス層４１及び第２ガラス層５１は、その厚さｔｇが０．０５μｍ≦ｔｇ≦１０μｍの範囲内に設定されている。
ここで、第１ガラス層４１及び第２ガラス層５１においては、その内部に粒径が数ナノメートル程度の微細な導電性粒子が分散されている。この導電性粒子は、Ａｇ又はＡｌの少なくとも一方を含有する結晶性粒子とされている。なお、第１ガラス層４１及び第２ガラス層５１内の導電性粒子は、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いることで観察されるものである。 The thickness tg of the first glass layer 41 and the second glass layer 51 is set within a range of 0.05 μm ≦ tg ≦ 10 μm.
Here, in the 1st glass layer 41 and the 2nd glass layer 51, the fine electroconductive particle with a particle size of about several nanometer is disperse | distributed in the inside. The conductive particles are crystalline particles containing at least one of Ag and Al. In addition, the electroconductive particle in the 1st glass layer 41 and the 2nd glass layer 51 is observed by using a transmission electron microscope (TEM), for example.

そして、第１Ａｇ層４２及び第２Ａｇ層５２には、それぞれ、結晶性の酸化物粒子４４及び結晶性の酸化物粒子５４が分散されている。結晶性の酸化物粒子４４、５４は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛のうちいずれか１種又は２種以上からなるとされている。また、結晶性の酸化物粒子の結晶粒径は、０．１μｍ以上５μｍ以下とされており、本実施形態では、平均粒径０．５μｍであった。
この結晶性の酸化物粒子は、第１Ａｇ層４２および第２Ａｇ層５２の断面の元素分析から同定することができる。元素分析手法として、例えば、ＥＰＭＡやＥＤＳなどの電子線による分析手法を用いればよい。 Crystalline oxide particles 44 and crystalline oxide particles 54 are dispersed in the first Ag layer 42 and the second Ag layer 52, respectively. The crystalline oxide particles 44 and 54 are made of one or more of titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide. The crystal particle diameter of the crystalline oxide particles is 0.1 μm or more and 5 μm or less, and in this embodiment, the average particle diameter is 0.5 μm.
The crystalline oxide particles can be identified from elemental analysis of the cross sections of the first Ag layer 42 and the second Ag layer 52. As an elemental analysis method, for example, an analysis method using an electron beam such as EPMA or EDS may be used.

また、第１Ａｇ層４２及び第２Ａｇ層５２は、その厚さｔａが１μｍ≦ｔａ≦１００μｍの範囲内に設定されている。好ましくは、１．５μｍ≦ｔａ≦５０μｍの範囲内とされている。
ここで、第１接合部４０及び第２接合部５０は、金属層１３及び回路層１２の表面に以下に説明するＡｇペーストを塗布・焼成してＡｇ焼成層を形成し、このＡｇ焼成層の表面にはんだ材を介して放熱板２１及び半導体素子３を接合することによって形成されるものである。 The first Ag layer 42 and the second Ag layer 52 have a thickness ta set in a range of 1 μm ≦ ta ≦ 100 μm. Preferably, it is in the range of 1.5 μm ≦ ta ≦ 50 μm.
Here, the 1st junction part 40 and the 2nd junction part 50 apply | coat and bake Ag paste demonstrated below on the surface of the metal layer 13 and the circuit layer 12, and form an Ag baking layer, It is formed by joining the heat sink 21 and the semiconductor element 3 to the surface via a solder material.

次に、本実施形態において使用されるＡｇペーストについて説明する。
このＡｇペーストはＡｇ粉末と、ガラス粉末と、結晶性の酸化物粉末と、樹脂と、分散剤とを含有しており、Ａｇ粉末の含有量が、Ａｇペースト全体の６０質量％以上９０質量％以下とされており、残部がガラス粉末、結晶性の酸化物粉末、樹脂、溶剤、分散剤とされている。なお、本実施形態では、導電性組成物の粘度が１０Ｐａ・ｓ以上５００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは５０Ｐａ・ｓ以上３００Ｐａ・ｓ以下に調整されている。 Next, the Ag paste used in this embodiment will be described.
This Ag paste contains Ag powder, glass powder, crystalline oxide powder, resin, and dispersant, and the content of Ag powder is 60% by mass or more and 90% by mass of the entire Ag paste. The remainder is made of glass powder, crystalline oxide powder, resin, solvent, and dispersant. In the present embodiment, the viscosity of the conductive composition is adjusted to 10 Pa · s to 500 Pa · s, more preferably 50 Pa · s to 300 Pa · s.

Ａｇ粉末は、その粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下とされており、本実施形態では、平均粒径０．８μｍのものを使用した。   The Ag powder has a particle size of 0.05 μm or more and 1.0 μm or less. In this embodiment, an Ag powder having an average particle size of 0.8 μm was used.

ガラス粉末は、例えば、酸化鉛、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ホウ素、酸化リン及び酸化ビスマスのいずれか１種または２種以上を含有しており、その軟化温度が６００℃以下とされている。
また、ガラス粉末は必要に応じて、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化銅、酸化セレン、酸化ジルコニウム、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物などを含有していても良い。
また、Ａｇ粉末の重量Ａとガラス粉末の重量Ｇとの重量比Ａ／Ｇは、８０／２０から９９／１の範囲内に調整されており、本実施形態では、Ａ／Ｇが８５／１５とされている。
さらに、Ａｇ粉末の重量Ａと結晶性の酸化物粉末の重量Ｏとの重量比Ａ／Ｏは、９０／１０から９９／１の範囲内とされている。 The glass powder contains, for example, any one or more of lead oxide, zinc oxide, silicon oxide, boron oxide, phosphorus oxide and bismuth oxide, and the softening temperature is 600 ° C. or less.
In addition, the glass powder may contain aluminum oxide, iron oxide, copper oxide, selenium oxide, zirconium oxide, alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide, or the like, if necessary.
The weight ratio A / G between the weight A of the Ag powder and the weight G of the glass powder is adjusted within a range of 80/20 to 99/1. In this embodiment, A / G is 85/15. It is said that.
Furthermore, the weight ratio A / O between the weight A of the Ag powder and the weight O of the crystalline oxide powder is in the range of 90/10 to 99/1.

結晶性の酸化物粉末は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素の粉末であり、いずれか１種または２種以上の結晶性の酸化物粉末を選択すれば良い。
結晶性の酸化物粉末は、その結晶粒径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下とされており、本実施形態では、平均粒径０．５μｍものを使用した。
なお、Ａｇ粉末及び結晶性の酸化物粉末の結晶粒径は、レーザー回折散乱方式による粒度分布測定方法で測定すればよい。 The crystalline oxide powder is, for example, titanium oxide, zinc oxide, or silicon oxide powder, and any one or more crystalline oxide powders may be selected.
The crystalline oxide powder has a crystal grain size of 0.05 μm or more and 1.0 μm or less. In this embodiment, an average particle size of 0.5 μm was used.
In addition, what is necessary is just to measure the crystal grain diameter of Ag powder and crystalline oxide powder with the particle size distribution measuring method by a laser diffraction scattering system.

溶剤は、沸点が２００℃以上のものが適しており、例えば、αテルピオネール、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル等を適用することができる。なお、本実施形態では、αテルピネオールを用いている。
樹脂は、導電性組成物の粘度を調整するものであり、５００℃以上で分解されるものが適しており、例えば、エチルセルロース、アクリル樹脂、アルキッド樹脂等を適用することができる。なお、本実施形態では、エチルセルロースを用いている。
また、本実施形態では、ジカルボン酸系の分散剤を添加している。なお、分散剤を添加することなく導電性組成物を構成してもよい。 As the solvent, those having a boiling point of 200 ° C. or more are suitable, and for example, α-terpioneel, butyl carbitol acetate, diethylene glycol dibutyl ether and the like can be applied. In this embodiment, α-terpineol is used.
The resin is used to adjust the viscosity of the conductive composition, and is suitably decomposed at 500 ° C. or higher. For example, ethyl cellulose, acrylic resin, alkyd resin, or the like can be applied. In this embodiment, ethyl cellulose is used.
In this embodiment, a dicarboxylic acid-based dispersant is added. In addition, you may comprise a conductive composition, without adding a dispersing agent.

次に、本実施形態で用いられるＡｇペーストの製造方法について、図４に示すフロー図を参照して説明する。
まず、前述したＡｇ粉末と、ガラス粉末と、結晶性の酸化物粉末とを混合して混合粉末を生成する（混合粉末形成工程Ｓ１）。また、溶剤、樹脂及び分散剤を混合して有機混合物を生成する（有機物混合工程Ｓ２）。 Next, the manufacturing method of the Ag paste used in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the above-described Ag powder, glass powder, and crystalline oxide powder are mixed to produce a mixed powder (mixed powder forming step S1). Moreover, a solvent, resin, and a dispersing agent are mixed and an organic mixture is produced | generated (organic substance mixing process S2).

そして、混合粉末形成工程Ｓ１で得られた混合粉末と、有機物混合工程Ｓ２で得られた有機混合物とをミキサーによって予備混合する（予備混合工程Ｓ３）。
次いで、予備混合物を、複数のロールを有するロールミル機を用いて練り込みながら混合する（混錬工程Ｓ４）。
混錬工程Ｓ４によって得られた混錬物を、ペーストろ過機によってろ過する（ろ過工程Ｓ５）。
このようにして、本実施形態であるＡｇペーストが製出されることになる。 Then, the mixed powder obtained in the mixed powder forming step S1 and the organic mixture obtained in the organic matter mixing step S2 are premixed by a mixer (preliminary mixing step S3).
Next, the preliminary mixture is mixed while kneading using a roll mill having a plurality of rolls (kneading step S4).
The kneaded material obtained by kneading process S4 is filtered with a paste filter (filtration process S5).
In this way, the Ag paste according to this embodiment is produced.

次に、本実施形態であるパワーモジュールの製造方法について、図５のフロー図を用いて説明する。
まず、回路層１２となるアルミニウム板及び金属層１３となるアルミニウム板を準備し、これらのアルミニウム板を、セラミックス基板１１の一方の面及び他方の面にそれぞれろう材を介して積層し、加圧・加熱後冷却することによって、前記アルミニウム板とセラミックス基板１１とを接合する（回路層及び金属層接合工程Ｓ１１）。なお、このろう付けの温度は、６４０℃〜６５０℃に設定されている。 Next, the manufacturing method of the power module which is this embodiment is demonstrated using the flowchart of FIG.
First, an aluminum plate to be the circuit layer 12 and an aluminum plate to be the metal layer 13 are prepared, and these aluminum plates are laminated on one surface and the other surface of the ceramic substrate 11 through brazing materials, respectively, and pressed. -The said aluminum plate and the ceramic substrate 11 are joined by cooling after a heating (circuit layer and metal layer joining process S11). The brazing temperature is set to 640 ° C to 650 ° C.

次に、金属層１３の他方の面に、前述のＡｇペーストを塗布する（第１Ａｇペースト塗布工程Ｓ１２）。なお、Ａｇペーストを塗布する際には、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、感光性プロセス等の種々の手段を採用することができる。   Next, the aforementioned Ag paste is applied to the other surface of the metal layer 13 (first Ag paste application step S12). In addition, when apply | coating Ag paste, various means, such as a screen printing method, an offset printing method, and a photosensitive process, are employable.

金属層１３の他方の面にＡｇペーストを塗布した状態で、加熱炉内に装入してＡｇペーストの焼成を行う（第１焼成工程Ｓ１３）。これにより、第１Ａｇ焼成層（図示なし）が形成される。なお、このときの焼成温度は、３５０℃〜６４５℃に設定されている。
そして、第１Ａｇ焼成層の表面にはんだ材を介して放熱板２１を積層し、還元炉内においてはんだ接合する（放熱板接合工程Ｓ１４）。
これにより、金属層１３と放熱板２１との間に、第１ガラス層４１、結晶性の酸化物粒子４４が分散された第１Ａｇ層４２、第１はんだ層４３を有する第１接合部４０が形成され、本実施形態である放熱板付パワーモジュール用基板２０が製出される。 In a state where the Ag paste is applied to the other surface of the metal layer 13, the Ag paste is charged into the heating furnace and the Ag paste is fired (first firing step S 13). Thereby, a first Ag fired layer (not shown) is formed. The firing temperature at this time is set to 350 ° C. to 645 ° C.
And the heat sink 21 is laminated | stacked on the surface of a 1st Ag baking layer via a solder material, and it solder-joins in a reduction furnace (heat sink joint process S14).
As a result, the first glass layer 41, the first Ag layer 42 in which the crystalline oxide particles 44 are dispersed, and the first solder layer 43 are provided between the metal layer 13 and the heat sink 21. Thus, the power module substrate 20 with a heat sink, which is the present embodiment, is produced.

次に、放熱板２１の他方の面側に冷却器３１を積層し、固定ネジ２２によって固定する（冷却器積層工程Ｓ１５）。   Next, the cooler 31 is laminated on the other surface side of the heat radiating plate 21 and fixed by the fixing screw 22 (cooler lamination step S15).

そして、回路層１２の一方の面に、前述のＡｇペーストを塗布する（第２Ａｇペースト塗布工程Ｓ１６）。なお、Ａｇペーストを塗布する際には、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、感光性プロセス等の種々の手段を採用することができる。本実施形態では、スクリーン印刷法によってＡｇペーストをパターン状に形成した。   And the above-mentioned Ag paste is apply | coated to one side of the circuit layer 12 (2nd Ag paste application | coating process S16). In addition, when apply | coating Ag paste, various means, such as a screen printing method, an offset printing method, and a photosensitive process, are employable. In this embodiment, the Ag paste is formed in a pattern by a screen printing method.

回路層１２の一方の面にＡｇペーストを塗布した状態で、加熱炉内に装入してＡｇペーストの焼成を行う（第２焼成工程Ｓ１７）。これにより、第２Ａｇ焼成層（図示なし）が形成される。なお、このときの焼成温度は、３５０℃〜６４５℃に設定されている。   In a state where the Ag paste is applied to one surface of the circuit layer 12, the Ag paste is charged into the heating furnace and the Ag paste is baked (second baking step S17). Thereby, a second Ag fired layer (not shown) is formed. The firing temperature at this time is set to 350 ° C. to 645 ° C.

そして、第２Ａｇ焼成層の表面に、はんだ材を介して半導体素子３を載置し、還元炉内においてはんだ接合する（半導体素子接合工程Ｓ１８）。
これにより、回路層１２と半導体素子３との間に、第２ガラス層５１、結晶性の酸化物粒子５４が分散された第２Ａｇ層５２、第２はんだ層５３を有する第２接合部５０が形成され、本実施形態であるパワーモジュール１が製出される。 Then, the semiconductor element 3 is placed on the surface of the second Ag fired layer via a solder material, and soldered in a reduction furnace (semiconductor element joining step S18).
As a result, the second glass layer 51, the second Ag layer 52 in which the crystalline oxide particles 54 are dispersed, and the second joint portion 50 having the second solder layer 53 are provided between the circuit layer 12 and the semiconductor element 3. The power module 1 which is formed and is this embodiment is produced.

以上のような構成とされた本実施形態であるパワーモジュール１においては、金属層１３と放熱板２１との間に、第１ガラス層４１、第１Ａｇ層４２、第１はんだ層４３を有する第１接合部４０が形成されており、回路層１２と半導体素子３との間に、第２ガラス層５１、第２Ａｇ層５２、第２はんだ層５３を有する第２接合部５０が形成されている。この第１Ａｇ層４２及び第２Ａｇ層５２には、結晶性の酸化物粒子４４、５４が含有されている。そのため、はんだ付け工程において、Ａｇが液相のはんだ内に拡散することが抑制され、Ａｇ層の形成を維持することができる。そして、パワーサイクル及びヒートサイクルが負荷された場合であっても、４Ｎアルミニウムからなる金属層１３及び回路層１２の表面にうねりやシワが発生することが抑制される。よって、放熱板２１と金属層１３との接合信頼性、及び半導体素子３と回路層１２との接合信頼性が向上し、放熱板２１によって熱を効率的に放散させることが可能となる。   In the power module 1 according to the present embodiment configured as described above, the first glass layer 41, the first Ag layer 42, and the first solder layer 43 are provided between the metal layer 13 and the heat sink 21. A first joint 40 is formed, and a second joint 50 including a second glass layer 51, a second Ag layer 52, and a second solder layer 53 is formed between the circuit layer 12 and the semiconductor element 3. . The first Ag layer 42 and the second Ag layer 52 contain crystalline oxide particles 44 and 54. Therefore, in the soldering step, Ag is prevented from diffusing into the liquid phase solder, and the formation of the Ag layer can be maintained. And even if it is a case where a power cycle and a heat cycle are loaded, it is suppressed that a wave | undulation and a wrinkle generate | occur | produce on the surface of the metal layer 13 and circuit layer 12 which consist of 4N aluminum. Therefore, the bonding reliability between the heat sink 21 and the metal layer 13 and the bonding reliability between the semiconductor element 3 and the circuit layer 12 are improved, and heat can be efficiently dissipated by the heat sink 21.

また、本実施形態では、結晶性の酸化物粒子４４、５４は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛のうちいずれか１種または２種以上からなる粒子で構成されているので、Ａｇがはんだへ拡散することを抑制する効果が大きい。   In the present embodiment, the crystalline oxide particles 44 and 54 are composed of particles of one or more of titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide. Therefore, Ag is applied to the solder. The effect of suppressing diffusion is great.

また、金属層１３の他方の面に第１ガラス層４１が形成され、回路層１２の一方の面に第２ガラス層５１が形成されているので、これら第１ガラス層４１及び第２ガラス層５１によって、金属層１３及び回路層１２の表面に存在する酸化皮膜を除去することができ、金属層１３と放熱板２１、回路層１２と半導体素子３とをはんだ材を介して確実に接合することが可能となる。よって、金属層１３及び回路層１２の表面にＮｉめっき膜を設ける必要がない。   Moreover, since the 1st glass layer 41 is formed in the other surface of the metal layer 13, and the 2nd glass layer 51 is formed in the one surface of the circuit layer 12, these 1st glass layers 41 and 2nd glass layers are formed. 51 can remove the oxide film existing on the surfaces of the metal layer 13 and the circuit layer 12, and the metal layer 13 and the heat dissipation plate 21, and the circuit layer 12 and the semiconductor element 3 are reliably bonded to each other via a solder material. It becomes possible. Therefore, it is not necessary to provide a Ni plating film on the surfaces of the metal layer 13 and the circuit layer 12.

さらに、本実施形態においては、半導体素子３が搭載される回路層１２の一方の面に形成された第２ガラス層５１には、その内部に粒径が数ナノメートル程度の微細な導電性粒子が分散されているので、第２ガラス層５１において導電性が確保されることになり、回路層１２と半導体素子３とを電気的に接続することができる。   Furthermore, in the present embodiment, the second glass layer 51 formed on one surface of the circuit layer 12 on which the semiconductor element 3 is mounted has fine conductive particles having a particle size of about several nanometers inside. Is dispersed, the conductivity is ensured in the second glass layer 51, and the circuit layer 12 and the semiconductor element 3 can be electrically connected.

次に、本発明の第２の実施形態であるパワーモジュール１０１及び冷却器付パワーモジュール用基板１３０について、図６、図７を参照して説明する。なお、この実施形態では、ヒートシンクとして冷却器１３１を用いた。
このパワーモジュール１０１は、回路層１１２及び金属層１１３が配設されたパワーモジュール用基板１１０と、回路層１１２の一方の面（図６において上面）に搭載された半導体素子１０３と、パワーモジュール用基板１１０の他方の面側に積層された冷却器１３１と、を備えている。 Next, the power module 101 and the power module substrate 130 with a cooler according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the cooler 131 is used as a heat sink.
This power module 101 includes a power module substrate 110 on which a circuit layer 112 and a metal layer 113 are disposed, a semiconductor element 103 mounted on one surface (the upper surface in FIG. 6) of the circuit layer 112, and a power module And a cooler 131 stacked on the other surface side of the substrate 110.

パワーモジュール用基板１１０は、絶縁層を構成するセラミックス基板１１１と、このセラミックス基板１１１の一方の面（図６において上面）に配設された回路層１１２と、セラミックス基板１１１の他方の面（図６において下面）に配設された金属層１１３と、金属層１１３の他方の面側に配設された緩衝層１１５と、を備えている。
セラミックス基板１１１は、回路層１１２と金属層１１３との間の電気的接続を防止するものであって、絶縁性の高いＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。 The power module substrate 110 includes a ceramic substrate 111 constituting an insulating layer, a circuit layer 112 disposed on one surface of the ceramic substrate 111 (upper surface in FIG. 6), and the other surface of the ceramic substrate 111 (FIG. 6, a metal layer 113 disposed on the lower surface), and a buffer layer 115 disposed on the other surface side of the metal layer 113.
The ceramic substrate 111 prevents electrical connection between the circuit layer 112 and the metal layer 113, and is made of highly insulating AlN (aluminum nitride).

回路層１１２及び金属層１１３は、セラミックス基板１１１に導電性を有する金属板が接合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１１２及び金属層１１３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）の圧延板からなるアルミニウム板がセラミックス基板１１１に接合されることにより形成されている。 The circuit layer 112 and the metal layer 113 are formed by bonding a conductive metal plate to the ceramic substrate 111.
In this embodiment, the circuit layer 112 and the metal layer 113 are formed by bonding an aluminum plate made of a rolled plate of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99% or more to the ceramic substrate 111. .

緩衝層１１５は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金若しくはアルミニウムを含む複合材（例えばＡｌＳｉＣ等）で構成されている。
冷却器１３１は、図６に示すように、冷却媒体（例えば冷却水）を流通するための流路１３２を備えている。冷却器１３１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（アルミニウム合金）で構成されている。 The buffer layer 115 is made of aluminum or an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or a composite material containing aluminum (for example, AlSiC).
As shown in FIG. 6, the cooler 131 includes a flow path 132 for circulating a cooling medium (for example, cooling water). The cooler 131 is preferably made of a material having good thermal conductivity. In the present embodiment, the cooler 131 is made of A6063 (aluminum alloy).

そして、図７に示すように、Ａ６０６３（アルミニウム合金）で構成される冷却器１３１と緩衝層１１５との間の第１接合部１４０においては、冷却器１３１の一方の面に形成された第１ガラス層１４１と、この第１ガラス層１４１に積層された第１Ａｇ層１４２と、この第１Ａｇ層１４２に積層された第１はんだ層１４３と、を備えている。ここで、第１Ａｇ層１４２には、結晶性の酸化物粒子１４４が分散されている。   As shown in FIG. 7, the first joint 140 between the cooler 131 and the buffer layer 115 made of A6063 (aluminum alloy) is formed on one surface of the cooler 131. A glass layer 141, a first Ag layer 142 laminated on the first glass layer 141, and a first solder layer 143 laminated on the first Ag layer 142 are provided. Here, crystalline oxide particles 144 are dispersed in the first Ag layer 142.

以上のような構成とされた本実施形態であるパワーモジュール１０１及び冷却器付パワーモジュール用基板１３０においては、アルミニウム合金からなる冷却器１３１とパワーモジュール用基板１１０の緩衝層１１５との間に、第１ガラス層１４１、第１Ａｇ層１４２、第１はんだ層１４３を有する第１接合部１４０が形成されている。さらに、第１Ａｇ層１４２には、結晶性の酸化物粒子１４４が分散されているので、はんだ接合時において、Ａｇがはんだ内に拡散することが抑制される。その結果、アルミニウム合金からなる冷却器１３１の表面にうねりやシワが発生することが抑制される。よって、冷却器１３１とパワーモジュール用基板１１０との接合信頼性が向上し、冷却器１３１によってパワーモジュール用基板１１０を効率的に冷却することができる。   In the power module 101 and the power module substrate with cooler 130 according to the present embodiment configured as described above, between the cooler 131 made of an aluminum alloy and the buffer layer 115 of the power module substrate 110, A first joint 140 having a first glass layer 141, a first Ag layer 142, and a first solder layer 143 is formed. Furthermore, since the crystalline oxide particles 144 are dispersed in the first Ag layer 142, Ag is suppressed from diffusing into the solder at the time of soldering. As a result, the occurrence of waviness and wrinkles on the surface of the cooler 131 made of an aluminum alloy is suppressed. Therefore, the bonding reliability between the cooler 131 and the power module substrate 110 is improved, and the power module substrate 110 can be efficiently cooled by the cooler 131.

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、パワーモジュールに用いられるはんだ接合構造を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、アルミニウム部材（電極部材）と被接合部材とをはんだ接合するものであれば、用途に限定はない。特に、ＬＥＤ素子、ペルチェ素子などのパワーサイクル若しくはヒートサイクルが発生する素子との接合部材に適している。
また、ヒートシンクとして、放熱板及び冷却器を用いて説明したが、これに限られるものではなく、フィンが形成された空冷、液冷放熱器、ヒートパイプなどであってもよい。 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, the solder joint structure used for the power module has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any solder joint that joins an aluminum member (electrode member) and a member to be joined can be used. There is no limitation. In particular, it is suitable for a joining member with an element that generates a power cycle or heat cycle such as an LED element or a Peltier element.
The heat sink has been described using a heat sink and a cooler. However, the heat sink is not limited to this, and may be an air-cooled, liquid-cooled heat sink, heat pipe, or the like in which fins are formed.

また、本実施形態では、回路層及び金属層を構成する金属板を純度９９．９９％の純アルミニウムの圧延板として説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）であってもよい。
さらに、絶縁層としてＡｌＮからなるセラミックス基板を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、Ｓｉ３Ｎ４やＡｌ２Ｏ３等からなるセラミックス基板を用いても良いし、絶縁樹脂によって絶縁層を構成してもよい。 In the present embodiment, the metal plate constituting the circuit layer and the metal layer has been described as a rolled plate of pure aluminum having a purity of 99.99%, but is not limited to this, and aluminum having a purity of 99% (2N (Aluminum).
Further, it is described that uses a ceramic substrate made of AlN as an insulating layer, is not limited thereto, it may be used a ceramic substrate made of Si 3 N 4 or Al 2 O 3, or the like, insulating The insulating layer may be made of resin.

また、Ａｇペーストの原料、配合量については、実施形態に記載されたものに限定されることはなく、他のガラス粉末、樹脂、溶剤、分散剤を用いてもよい。軟化温度がアルミ二ウムの融点以下、より好ましくは６００℃以下とされていればよい。
また、樹脂としては、アクリル樹脂、アルキッド樹脂等を用いてもよい。さらに、溶剤としては、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル等を用いても良い。 Moreover, about the raw material and compounding quantity of Ag paste, it is not limited to what was described in embodiment, You may use another glass powder, resin, a solvent, and a dispersing agent. The softening temperature should just be below melting | fusing point of aluminum, More preferably, it is 600 degrees C or less.
As the resin, an acrylic resin, an alkyd resin, or the like may be used. Furthermore, butyl carbitol acetate, diethylene glycol dibutyl ether, or the like may be used as the solvent.

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
純度９９．９９％以上のアルミニウム板からなる回路層上に、表１に示す組成のＡｇペーストを焼成してなる焼成層を形成し、この焼成層の上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系無鉛はんだを用いて、還元炉内において半導体素子を接合した。表１のＡ／Ｇは、（Ａｇ粉末の重量）／（ガラス粉末の重量）、Ａ／Ｏは、（Ａｇ粉末の重量）／（結晶性の酸化物粉末の重量））を意味している。なお、Ａｇペーストの塗布厚さを１０μｍとした。また、焼成温度を５７５℃、焼成時間を１０分とした。これにより、焼成層の厚さは約８μｍ、ガラス層の厚さが約１μｍのＡｇ焼成層を得た。 Below, the result of the confirmation experiment performed in order to confirm the effect of this invention is demonstrated.
A fired layer formed by firing an Ag paste having the composition shown in Table 1 is formed on a circuit layer made of an aluminum plate having a purity of 99.99% or more, and Sn—Ag—Cu-based lead-free solder is formed on the fired layer. The semiconductor element was joined in a reduction furnace. In Table 1, A / G means (weight of Ag powder) / (weight of glass powder), and A / O means (weight of Ag powder) / (weight of crystalline oxide powder)). . The coating thickness of the Ag paste was 10 μm. The firing temperature was 575 ° C. and the firing time was 10 minutes. As a result, an Ag fired layer having a fired layer thickness of about 8 μm and a glass layer thickness of about 1 μm was obtained.

なお、セラミックス基板は、ＡｌＮで構成され、３０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのものを使用した。
また、回路層及び金属層は、４Ｎアルミニウムで構成され、１３ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのものを使用した。
半導体素子は、ＩＧＢＴ素子とし、１２．５ｍｍ×９．５ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍのものを使用した。 The ceramic substrate was made of AlN, 30 mm × 20 mm, and 0.6 mm thick.
Further, the circuit layer and the metal layer were made of 4N aluminum, and those having a size of 13 mm × 10 mm and a thickness of 0.6 mm were used.
As the semiconductor element, an IGBT element having a size of 12.5 mm × 9.5 mm and a thickness of 0.25 mm was used.

（パワーサイクル試験）
上述のようにして得られた試験片のＩＧＢＴ素子に、１５Ｖ、１５０Ａの通電条件で、通電オンを２秒、通電オフを８秒、の条件で通電を繰り返し実施し、ヒータチップの温度を３０℃から１３０℃の範囲で変化させた。このパワーサイクルを１０万回実施した。
（Ａｇ層の残存部の割合評価）
パワーサイクル試験の後に、試験片をダイヤモンドソーで切断し、断面を樹脂埋めして研磨を行い、ＥＰＭＡによる元素分析（マッピング）を実施した。はんだ接合部の断面をＥＰＭＡで分析することにより、はんだ層、Ａｇ食われ層、Ａｇ層残存部に分類し、Ａｇ層残存部／Ａｇ層全体の断面積割合を評価した。なお、Ａｇ層全体とは、はんだ接合前のＡｇペーストを焼成したときのＡｇ層の全断面積のことである。
（熱抵抗測定）
パワーサイクル試験時の初期熱抵抗と、試験後の熱抵抗とを測定した。熱抵抗測定は、次のように実施した。ヒータチップを１００Ｗの電力で加熱し、熱電対を用いてヒータチップの温度を測定した。また、冷却器を流通する冷却媒体（エチレングリコール：水＝９：１）の温度を実測した。そして、ヒータチップの温度と冷却媒体の温度差を電力で割った値を熱抵抗とし、初期熱抵抗に対するパワーサイクル試験後の熱抵抗の上昇率を算出した。
（Ａｇ層中における結晶性の酸化物粒子の確認）
結晶性の酸化物粒子は、ガラスフリットのように熱処理時に流動せず、かつ他の物質とそれほど反応しないため、添加したままの状態でＡｇ膜中に存在する。そのため酸化物粒子は、ＳＥＭのような断面観察手法により確認できる。また、ＥＤＳやＥＰＭＡといった分析手法を用いることによっても酸化物の種類を同定することができる。 (Power cycle test)
The IGBT element of the test piece obtained as described above was repeatedly energized under energization conditions of 15 V and 150 A under energization conditions of 2 seconds and deenergization conditions of 8 seconds. The temperature was changed in the range of from ° C to 130 ° C. This power cycle was performed 100,000 times.
(Rate evaluation of remaining part of Ag layer)
After the power cycle test, the test piece was cut with a diamond saw, and the cross section was filled with resin and polished, and elemental analysis (mapping) by EPMA was performed. By analyzing the cross section of the solder joint portion with EPMA, it was classified into a solder layer, an Ag erosion layer, and an Ag layer remaining portion, and the cross-sectional area ratio of the Ag layer remaining portion / the entire Ag layer was evaluated. In addition, the whole Ag layer is the total cross-sectional area of the Ag layer when the Ag paste before soldering is baked.
(Thermal resistance measurement)
The initial thermal resistance during the power cycle test and the thermal resistance after the test were measured. The thermal resistance measurement was performed as follows. The heater chip was heated with an electric power of 100 W, and the temperature of the heater chip was measured using a thermocouple. Further, the temperature of the cooling medium (ethylene glycol: water = 9: 1) flowing through the cooler was measured. The value obtained by dividing the temperature difference between the heater chip and the cooling medium by the electric power was defined as the thermal resistance, and the rate of increase in the thermal resistance after the power cycle test with respect to the initial thermal resistance was calculated.
(Confirmation of crystalline oxide particles in Ag layer)
Crystalline oxide particles do not flow during heat treatment like glass frit and do not react so much with other substances, so they are present in the Ag film as added. Therefore, the oxide particles can be confirmed by a cross-sectional observation method such as SEM. The type of oxide can also be identified by using an analysis technique such as EDS or EPMA.

Figure 0005915233
Figure 0005915233

表１に示すように、発明例１から発明例６においては、Ａｇ層の内部に結晶性の酸化物粒子が分散されている。そのため、はんだ接合工程後においてＡｇ残存部が十分に存在し、パワーサイクル後の熱抵抗率の上昇率が小さく、回路層及び金属層とセラミックス基板との接合信頼性が高い。
一方、比較例１および比較例２においては、Ａｇ層が結晶性の酸化物粒子を含有しないために、Ａｇ残存部が減少してしまい、パワーサイクル後の熱抵抗の上昇率が大きくなったため、接合信頼性が発明例と比較して劣った。 As shown in Table 1, in Invention Examples 1 to 6, crystalline oxide particles are dispersed inside the Ag layer. Therefore, there is a sufficient remaining Ag portion after the solder bonding step, the rate of increase in thermal resistivity after the power cycle is small, and the bonding reliability between the circuit layer and the metal layer and the ceramic substrate is high.
On the other hand, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, since the Ag layer does not contain crystalline oxide particles, the remaining Ag portion is reduced, and the rate of increase in thermal resistance after power cycling is increased. The bonding reliability was inferior compared to the inventive examples.

１ パワーモジュール
３ 半導体素子（被接合部材）
１０ パワーモジュール用基板
１１ セラミックス基板（絶縁層）
１２ 回路層（アルミニウム部材）
１３ 金属層（アルミニウム部材）
２０ 放熱板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用基板）
２１ 放熱板（被接合部材、ヒートシンク）
４０ 第１接合部（はんだ接合構造）
４１ 第１ガラス層（ガラス層）
４２ 第１Ａｇ層（Ａｇ層）
４３ 第１はんだ層（はんだ層）
４４ 結晶性の酸化物粒子
５０ 第２接合部（はんだ接合構造）
５１ 第２ガラス層（ガラス層）
５２ 第２Ａｇ層（Ａｇ層）
５３ 第２はんだ層（はんだ層）
５４ 結晶性の酸化物粒子
１０１ パワーモジュール
１１０ パワーモジュール用基板
１１５ 緩衝層（被接合部材）
１３０ 冷却器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用基板）
１３１ 冷却器（アルミニウム部材、ヒートシンク）
１４０ 第１接合部（はんだ接合構造）
１４１ 第１ガラス層（ガラス層）
１４２ 第１Ａｇ層（Ａｇ層）
１４３ 第１はんだ層（はんだ層）
１４４ 結晶性の酸化物粒子 1 Power module 3 Semiconductor element (bonded member)
10 Power Module Substrate 11 Ceramic Substrate (Insulating Layer)
12 Circuit layer (aluminum member)
13 Metal layer (aluminum member)
20 Power module board with heat sink (Power module board with heat sink)
21 Heat sink (bonded member, heat sink)
40 First joint (solder joint structure)
41 1st glass layer (glass layer)
42 1st Ag layer (Ag layer)
43 First solder layer (solder layer)
44 Crystalline oxide particles 50 Second joint (solder joint structure)
51 Second glass layer (glass layer)
52 2nd Ag layer (Ag layer)
53 Second solder layer (solder layer)
54 Crystalline Oxide Particles 101 Power Module 110 Power Module Substrate 115 Buffer Layer (Member to be Joined)
130 Power Module Board with Cooler (Power Module Board with Heat Sink)
131 Cooler (aluminum member, heat sink)
140 First joint (solder joint structure)
141 1st glass layer (glass layer)
142 1st Ag layer (Ag layer)
143 First solder layer (solder layer)
144 Crystalline oxide particles

Claims (8)

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム部材と、被接合部材と、をはんだ材を用いて接合するはんだ接合構造であって、
前記アルミニウム部材の表面に形成されたガラス層と、このガラス層に積層されたＡｇ層と、前記Ａｇ層に積層されたはんだ層と、を備えており、
前記Ａｇ層には、結晶性の酸化物粒子が分散されており、
３０℃から１３０℃のパワーサイクル試験を１０万回実施した後の前記Ａｇ層の残存割合が９８．５％以上であることを特徴とするはんだ接合構造。 A solder joint structure for joining an aluminum member made of aluminum or an aluminum alloy and a member to be joined using a solder material,
A glass layer formed on the surface of the aluminum member, an Ag layer laminated on the glass layer, and a solder layer laminated on the Ag layer,
In the Ag layer, crystalline oxide particles are dispersed ,
A solder joint structure , wherein a remaining ratio of the Ag layer after performing a power cycle test at 30 ° C. to 130 ° C. 100,000 times is 98.5% or more . 前記結晶性の酸化物粒子は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛のうちいずれか１種または２種以上からなることを特徴とする請求項１に記載のはんだ接合構造。   2. The solder joint structure according to claim 1, wherein the crystalline oxide particles are composed of one or more of titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide. 絶縁層の一方の面に前記アルミニウム部材からなる回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記回路層の一方の面に接合された半導体素子と、を備えたパワーモジュールであって、
前記回路層と前記半導体素子との接合部が請求項１または請求項２に記載のはんだ接合構造とされていることを特徴とするパワーモジュール。 A power module comprising: a power module substrate in which a circuit layer made of the aluminum member is disposed on one surface of an insulating layer; and a semiconductor element bonded to one surface of the circuit layer,
The power module according to claim 1, wherein a joint portion between the circuit layer and the semiconductor element has the solder joint structure according to claim 1. 絶縁層の一方の面に回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の他方の面側に接合されたヒートシンクと、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、
前記ヒートシンクの接合面及び前記パワーモジュール用基板の接合面のうち少なくとも一方は、前記アルミニウム部材で構成されており、
前記ヒートシンクと前記パワーモジュール用基板との接合部が請求項１または請求項２に記載のはんだ接合構造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 comprising: a power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of the insulating layer; and a heat sink bonded to the other surface side of the power module substrate,
At least one of the joining surface of the heat sink and the joining surface of the power module substrate is composed of the aluminum member,
The power module substrate with a heat sink, wherein a joint portion between the heat sink and the power module substrate has the solder joint structure according to claim 1 or 2. 請求項１に記載されたはんだ接合構造を製造するはんだ接合構造の製造方法であって、
前記アルミニウム部材の表面にガラス及び結晶性の酸化物粒子を含有するＡｇペーストを塗布する塗布工程と、前記Ａｇペーストを塗布した状態で加熱処理して前記Ａｇペーストを焼成する焼成工程と、前記Ａｇペーストの焼成体からなるＡｇ焼成層の表面にはんだ材を介して前記被接合部材をはんだ接合するはんだ接合工程と、を備え、
前記Ａｇ焼成層には、結晶性の酸化物粒子が分散されていることを特徴とするはんだ接合構造の製造方法。 A method for producing a solder joint structure for producing the solder joint structure according to claim 1 ,
An application step of applying an Ag paste containing glass and crystalline oxide particles to the surface of the aluminum member; a baking step of baking the Ag paste by heat treatment in a state where the Ag paste is applied; and the Ag A solder joining step of solder joining the member to be joined to the surface of the Ag fired layer made of a fired paste body via a solder material;
A method for producing a solder joint structure, wherein crystalline oxide particles are dispersed in the Ag fired layer. 前記結晶性の酸化物粒子は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛のうちいずれか１種または２種以上からなることを特徴とする請求項５に記載のはんだ接合構造の製造方法。   6. The method for manufacturing a solder joint structure according to claim 5, wherein the crystalline oxide particles comprise one or more of titanium oxide, silicon oxide, and zinc oxide. 絶縁層の一方の面に前記アルミニウム部材からなる回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、前記回路層の一方の面に接合された半導体素子と、を備え、前記回路層と前記半導体素子とをはんだ接合部とするパワーモジュールの製造方法であって、
前記はんだ接合部を請求項５または請求項６に記載のはんだ接合構造の製造方法によって形成することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。 A power module substrate having a circuit layer made of the aluminum member disposed on one surface of an insulating layer, and a semiconductor element bonded to one surface of the circuit layer, the circuit layer and the semiconductor element Is a method of manufacturing a power module with a solder joint,
The method for manufacturing a power module, wherein the solder joint portion is formed by the method for manufacturing a solder joint structure according to claim 5. 絶縁層の一方の面に回路層が配設されたパワーモジュール用基板と、このパワーモジュール用基板の他方の面側に接合されたヒートシンクと、を備え、前記ヒートシンクの接合面及び前記パワーモジュール用基板の接合面のうち少なくとも一方は、前記アルミニウム部材で構成されており、前記ヒートシンクと前記パワーモジュール用基板とがはんだ接合部とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法であって、
前記はんだ接合部を請求項５または請求項６に記載のはんだ接合構造の製造方法によって形成す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の製造方法。 A power module substrate having a circuit layer disposed on one surface of the insulating layer; and a heat sink bonded to the other surface side of the power module substrate. At least one of the bonding surfaces of the substrate is made of the aluminum member, and is a method for manufacturing a power module substrate with a heat sink, wherein the heat sink and the power module substrate are solder joints,
The method for manufacturing a power module substrate with a heat sink, wherein the solder joint portion is formed by the method for manufacturing a solder joint structure according to claim 5.
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