JP6361532B2 - Manufacturing method of power module substrate with heat sink - Google Patents
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Description
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a power module substrate with a heat sink used in a semiconductor device that controls a large current and a high voltage.
パワーモジュールには、一般に、絶縁基板であるセラミックス基板の一方の面に回路層を形成する金属板が接合されるとともに、他方の面に放熱層を形成する金属板を介して放熱板が接合された放熱板付パワーモジュール用基板が用いられ、この放熱板付パワーモジュール用基板の回路層上にはんだ材を介してパワー素子等の半導体チップが搭載され、パワーモジュールが製造される。 Generally, a metal plate that forms a circuit layer is bonded to one surface of a ceramic substrate that is an insulating substrate, and a heat radiating plate is bonded to the power module via a metal plate that forms a heat radiating layer. A power module substrate with a heat sink is used, and a semiconductor chip such as a power element is mounted on a circuit layer of the power module substrate with a heat sink via a solder material to manufacture a power module.
このようなパワーモジュールにおいては、パワーモジュール用基板のセラミックス基板と放熱板との線膨張係数差に起因する反りが生じることにより、冷却器等との密着性が阻害され、放熱性能が低下することが課題である。また、従来は、一枚の放熱板に一個のパワーモジュール用基板を接合したものが使用されてきたが、複数のパワーモジュール用基板を一体として取り扱えるようにするため、一枚の放熱板に複数のパワーモジュール用基板を接合することが行われており、この場合においても、放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りが課題となっている。 In such a power module, the warpage caused by the difference in linear expansion coefficient between the ceramic substrate of the power module substrate and the heat radiating plate is generated, thereby obstructing the adhesion to the cooler and the like and reducing the heat radiation performance. Is an issue. Conventionally, one power module substrate joined to one heat sink has been used. However, in order to be able to handle a plurality of power module substrates as a single unit, a plurality of heat radiator substrates are used. However, even in this case, warpage occurring in the power module substrate with a heat sink is a problem.
この点、特許文献1では、反り対策として、パワーモジュール用基板(金属‐セラミックス接合基板)毎に凹のR面を有する治具を放熱板(放熱器)に接触させるとともに、パワーモジュール用基板毎に凸のR面を有する治具を回路層(金属回路板)に接触させて、複数の凹のR面を有する治具と複数の凸のR面を有する治具とで加圧しながら、1枚の放熱板と複数のパワーモジュール用基板とを接合することが記載されている。 In this regard, in Patent Document 1, as a countermeasure against warpage, a jig having a concave R surface is brought into contact with a heat radiating plate (heat radiator) for each power module substrate (metal-ceramic bonding substrate), and A jig having a convex R surface is brought into contact with a circuit layer (metal circuit board) and pressed with a jig having a plurality of concave R surfaces and a jig having a plurality of convex R surfaces. It describes that one heat sink and a plurality of power module substrates are joined.
ところが、特許文献1に記載される方法により製造される放熱板付パワーモジュール用基板においては、回路層の表面と放熱板の表面とがそれぞれ治具に設けられた複数のR面で加圧されるが、その他の部分は治具に設けられた平面により加圧されることにより、放熱板の表面が波打ちを生じた状態に変形する。このため、全体としての反りの低減を図ることが可能であっても、放熱板付パワーモジュール用基板を冷却器等に締結した際に、放熱板の波打ち面と冷却器表面との間で隙間を生じさせることとなり、放熱性能を低下させることが懸念される。 However, in the power module substrate with a heat sink manufactured by the method described in Patent Document 1, the surface of the circuit layer and the surface of the heat sink are respectively pressed by a plurality of R surfaces provided on the jig. However, the other portions are pressurized by a plane provided on the jig, so that the surface of the heat radiating plate is deformed into a wavy state. For this reason, even if it is possible to reduce the overall warpage, when the power module substrate with a heat sink is fastened to a cooler or the like, there is a gap between the waved surface of the heat sink and the surface of the cooler. Therefore, there is a concern that the heat dissipation performance is lowered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数のパワーモジュール用基板を一枚の放熱板に接合した放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りを低減することができ、放熱性能を良好に維持することができる放熱板付パワーモジュール用基板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 such circumstances, and it is possible to reduce the warpage generated in the power module substrate with a heat dissipation plate obtained by joining a plurality of power module substrates to a single heat dissipation plate. It aims at providing the manufacturing method of the board | substrate for power modules with a heat sink which can maintain favorably.
本発明は、セラミックス基板の一方の面に回路層が配設され、前記セラミックス基板の他方の面に放熱層が配設されてなるパワーモジュール用基板を、一枚の放熱板に面方向に間隔をあけて複数接合する放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法であって、各パワーモジュール用基板を前記放熱板に重ねて配置した積層体を、その積層方向に加圧しながら加熱することにより、前記パワーモジュール用基板と前記放熱板とをろう付けするろう付け工程を有し、前記ろう付け工程は、前記回路層側に配置される上側加圧板と、前記放熱板側に配置される下側加圧板とからなる一対の加圧板の間に前記積層体を挟むことにより該積層体を押圧しており、前記上側加圧板は、前記回路層表面を押圧する小球凸面と、該小球凸面よりも大きな曲率半径で形成されてなり前記放熱板を押圧する大球凸面とを有し、前記下側加圧板は、前記小球凸面に対面する位置に該小球凸面に対応する曲率半径で形成された小球凹面と、前記大球凸面に対面する位置に該大球凸面に対応する曲率半径で形成された大球凹面とを有し、前記積層体に全体として前記回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態で加圧する。 The present invention provides a power module substrate in which a circuit layer is disposed on one surface of a ceramic substrate and a heat dissipation layer is disposed on the other surface of the ceramic substrate. A method for manufacturing a power module substrate with a heat sink that is joined by opening a plurality of layers, wherein each power module substrate is stacked and placed on the heat sink, and heated while pressing in the stacking direction. A brazing step of brazing the power module substrate and the heat dissipation plate, wherein the brazing step includes an upper pressure plate disposed on the circuit layer side and a lower pressure plate disposed on the heat dissipation plate side. The laminated body is pressed by sandwiching the laminated body between a pair of pressure plates composed of a pressure plate, and the upper pressure plate has a small spherical convex surface that presses the surface of the circuit layer, and the small spherical convex surface. Big curvature half A large spherical convex surface that presses the heat radiating plate, and the lower pressure plate is a small sphere formed with a radius of curvature corresponding to the small spherical convex surface at a position facing the small spherical convex surface. A concave warp having a concave surface and a large spherical concave surface formed with a radius of curvature corresponding to the large spherical convex surface at a position facing the convex surface of the large spherical surface, and the circuit layer side as a whole on the laminate. Pressurize in a state where
放熱板付パワーモジュール(パワーモジュール)の使用時においては、放熱板付パワーモジュール用基板と冷却器との密着性を良好に維持する観点から、全体として反りを生じさせることなく放熱板の表面が平面に維持されることが望ましいが、反りが生じる場合であっても、密着性維持の観点では、冷却器側に対して凹状の反り(回路層側に凸状の反り)であることよりも、凸状の反りであることが望まれる。
この点、本発明のパワーモジュール用基板においては、放熱板とパワーモジュール用基板との接合時において、これらの積層体について各パワーモジュール用基板が積層された部分を上側加圧板の小球凸面と下側加圧板の小球凹面との間で挟むとともに、それ以外の部分を上側加圧板の大球凸面と下側加圧板の大球凹面との間で挟むこととしている。すなわち、小球凸面及び小球凹面、大球凸面及び大球凹面のそれぞれの位置において、積層体に積層方向の回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態とし、ろう材が溶融する温度以上で所定時間保持した後に冷却することで、積層方向の加圧状態を開放した後に、パワーモジュール用基板に起因する反りと放熱板に起因する反りとの両方の反りを低減することができ、放熱板の表面を平坦とした状態、あるいは回路層を上側として凹状に反った状態の放熱板付パワーモジュール用基板を得ることができる。
すなわち、このように製造された放熱板付パワーモジュール用基板においては、複数のパワーモジュール用基板を一枚の放熱板に接合する構成とされているにもかかわらず、複雑な反りを生じさせることなく、また、回路層を上側として凹状に反った場合であっても、その反り量を低減させることができる。したがって、冷却器等との密着性を良好に維持することができるので、放熱性能を良好に維持することができる。
When using a power module with a heat sink (power module), the surface of the heat sink is flat without causing warpage as a whole from the viewpoint of maintaining good adhesion between the power module substrate with a heat sink and the cooler. Although it is desirable to maintain, even if warpage occurs, it is more convex than the concave warp (convex warp on the circuit layer side) with respect to the cooler side in terms of maintaining adhesion. It is desirable that the shape be warped.
In this regard, in the power module substrate of the present invention, at the time of joining the heat sink and the power module substrate, the portion where each power module substrate is laminated on these laminates is referred to as the small convex surface of the upper pressure plate. While sandwiching between the small spherical concave surface of the lower pressure plate, the other part is sandwiched between the large spherical convex surface of the upper pressure plate and the large spherical concave surface of the lower pressure plate. That is, at each position of the small spherical convex surface and the small spherical concave surface, the large spherical convex surface and the large spherical concave surface, the laminated body is caused to have a concave warp with the circuit layer side in the stacking direction as the upper side, and the brazing material is melted. By cooling after holding for a predetermined time at a temperature higher than or equal to the temperature to be released, it is possible to reduce both the warpage caused by the power module substrate and the warpage caused by the heat sink after releasing the pressurization state in the stacking direction. Thus, a power module substrate with a heat sink can be obtained in a state where the surface of the heat sink is flat or in a state where the circuit layer is on the upper side and warps in a concave shape.
That is, in the power module substrate with a heat sink manufactured in this way, a plurality of power module substrates are joined to one heat sink without causing a complicated warp. In addition, even when the circuit layer is warped concavely with the circuit layer as the upper side, the amount of warpage can be reduced. Therefore, since the adhesiveness with a cooler etc. can be maintained favorable, heat dissipation performance can be maintained favorable.
本発明の放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法において、前記上側加圧板の前記前記小球凸面と前記大球凸面との境界は分離されており、前記小球凸面と前記大球凸面とが相対移動可能に設けられているとよい。 In the method for manufacturing a power module substrate with a heat sink according to the present invention, a boundary between the small spherical convex surface and the large spherical convex surface of the upper pressure plate is separated, and the small spherical convex surface and the large spherical convex surface are relative to each other. It is good to be provided so that movement is possible.
上側加圧板の小球凸面と大球凸面とを、それぞれ相対移動可能に設けることで、放熱板とパワーモジュール用基板との積層体について各パワーモジュール用基板が積層された部分は、小球凸面と小球凹面との間で個別に挟み込んで押圧力を負荷することができ、それ以外の部分については、大球凸面と大球凹面との間で個別に挟み込んで押圧力を負荷することができる。したがって、小球凸面及び小球凹面、大球凸面及び大球凹面のそれぞれの位置において、押圧力にばらつきを生じさせることなく積層体を均一に加圧することができ、放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りを確実に低減することができる。 By providing the small spherical convex surface and the large spherical convex surface of the upper pressure plate so that they can move relative to each other, the portion where each power module substrate is laminated on the laminate of the heat dissipation plate and the power module substrate is a small spherical convex surface. And the small spherical concave surface can be individually inserted between the large spherical convex surface and the large spherical concave surface, and the pressing force can be loaded separately. it can. Therefore, the laminated body can be uniformly pressed without causing variation in the pressing force at the positions of the small spherical convex surface and the small spherical concave surface, the large spherical convex surface and the large spherical concave surface. The warp that occurs can be reliably reduced.
本発明によれば、複数のパワーモジュール用基板を一枚の放熱板に接合した放熱板付パワーモジュール用基板に生じる反りを低減することができ、冷却器等と放熱板付パワーモジュール用基板との密着性の向上を図ることができるので、放熱板付パワーモジュール用基板と冷却器等との間の密着性を良好に維持して、放熱性能を良好に維持することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the curvature which arises in the power module substrate with a heat sink which joined the board | substrate for several power modules to one heat sink can be reduced, and contact | adherence with a cooler etc. and a power module substrate with a heat sink Therefore, the adhesion between the power module substrate with a heat radiating plate and the cooler can be maintained well, and the heat radiating performance can be kept good.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法により製造される放熱板付パワーモジュール用基板100は、図1に示すように、複数(図示例では2個)のパワーモジュール用基板10と、これらのパワーモジュール用基板10が接合された一枚の放熱板20とを備える。そして、この放熱板付パワーモジュール用基板100の表面に半導体チップ等の半導体素子60が搭載されることにより、パワーモジュール100Aが製造される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a
放熱板付パワーモジュール用基板100の製造工程においては、まず、図2(a)に示すように、パワーモジュール用基板10を製造し、パワーモジュール用基板10と放熱板20とをろう付けすることにより、図2(b)に示すような放熱板付パワーモジュール用基板100を製造する。
In the manufacturing process of the
各パワーモジュール用基板10は、図1に示すように、セラミックス基板11と、回路層12と、放熱層13とを備え、セラミックス基板11の一方の面に回路層12を接合するとともに、そのセラミックス基板11の他方の面に放熱層13を接合した構成とされる。
このパワーモジュール用基板10を構成する第1セラミックス基板11は、例えばAlN(窒化アルミニウム)、Si3N4(窒化珪素)等の窒化物系セラミックス、もしくはAl2O3(アルミナ)等の酸化物系セラミックスを用いることができ、厚さは0.2mm〜1.5mmの範囲内に設定される。
As shown in FIG. 1, each
The first
また、回路層12は、純アルミニウム又はアルミニウム合金の金属板を第1セラミックス基板11に接合することにより形成される。本実施形態においては、例えば、純度99.99質量%以上のアルミニウム(いわゆる4Nアルミニウム)からなる厚さが0.1mm〜1.5mmの範囲内に設定された金属板が用いられる。
放熱層13は、純アルミニウム又はアルミニウム合金の金属板を第1セラミックス基板11に接合することにより形成される。本実施形態においては、例えば、純度99.99質量%以上のアルミニウム(4Nアルミニウム)からなる厚さが0.1mm〜2.0mmの範囲内に設定された金属板が用いられ、この金属板を第1セラミックス基板11にろう付けすることにより形成されている。
The
The
放熱板20は、パワーモジュール110の熱を放散するためのものであり、例えばアルミニウム合金(A3003、A6063合金等)からなり、本実施形態では、A6063合金からなる厚さが1.0mm〜20mmの範囲内に設定された平板状に形成される。なお、放熱板20の形状は特に限定されるものではなく、例えば、水等の冷却媒体が流通するボックス状に形成することもできる。
The
そして、この放熱板付パワーモジュール用基板100の各回路層12の表面に、半導体素子60がはんだ付けされて、パワーモジュール110となる。
なお、必要とされる機能に応じてIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、FWD(Free Wheeling Diode)等の種々の半導体素子60が選択される。そして、半導体素子60を接合するはんだ材は、例えばSn‐Sb系、Sn‐Ag系、Sn‐Cu系、Sn‐In系、もしくはSn‐Ag‐Cu系のはんだ材(いわゆる鉛フリーはんだ材)とされる。
And the
Various semiconductors such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), MOSFETs (Metal Oxide Field Effect Transistors), FWDs (Free Wheeling Diodes) 60, etc. are selected according to the required functions. The solder material for joining the
次に、このような構成の放熱板付パワーモジュール用基板100を製造する方法について説明する。
まず、図2(a)に示すように、パワーモジュール用基板10と放熱板20とを用意する。
パワーモジュール用基板10は、例えば、セラミックス基板11の一方の面にろう材を介して回路層12となる金属板を積層するとともに、セラミックス基板11の他方の面にろう材を介して放熱層13となる金属板を積層して、これらを積層方向に加圧した状態で、真空雰囲気中で接合温度に加熱することにより、各層をろう付け接合して形成される。
これら各層を接合するろう材は、Al‐Si系等の合金の箔の形態で用いるとよい。また、ろう付け接合時の加圧力としては、例えば0.1MPa以上4.3MPa以下、接合温度としては610℃以上650℃以下、加熱時間としては1分以上60分以下とされる。
Next, a method for manufacturing the
First, as shown in FIG. 2A, a
For example, the
The brazing material for joining these layers may be used in the form of an Al—Si based alloy foil. In addition, the applied pressure at the time of brazing joining is, for example, 0.1 MPa to 4.3 MPa, the joining temperature is 610 ° C. to 650 ° C., and the heating time is 1 minute to 60 minutes.
そして、このように構成されたパワーモジュール用基板10を放熱板20に接合するには、放熱板20の上面に、ろう材を介してパワーモジュール用基板10を2個並べた積層体Sを、例えば図3に示す治具110を用いて積層方向に加圧した状態とする。
And in order to join the board |
この治具110は、ベース板111と、ベース板111の上面の四隅に垂直に取り付けられたガイドポスト112と、これらガイドポスト112の上端部に上下移動自在にガイドポスト112に支持された押圧板113とを備え、これらベース板111と押圧板113との間に積層体Sを挟む一対の加圧板120A,120Bが配置される。また、ガイドポスト112の上端に切られた螺子部に締結部材114が締結され、加圧板120Aと押圧板113との間にクッションシート115が配設されており、一対の加圧板120A,120Bによる加圧力は、締結部材113の締め付けによって調整される。
The
一対の加圧板120A,120Bは、それぞれステンレス鋼材の表面にカーボン板が積層されたものであり、パワーモジュール用基板10と放熱板20との積層体Sの回路層12側に配置される上側加圧板120Aと、放熱板20側に配置される下側加圧板120Bとからなる。そして、上側加圧板120Aは、回路層12表面を押圧する小球凸面21sと、その小球凸面21sよりも大きな曲率半径で形成されてなり放熱板20を押圧する大球凸面22sとを有する構成とされる。一方、下側加圧板120Bは、小球凸面21sに対面する位置にその小球凸面21sに対応する曲率半径で形成された小球凹面23sと、大球凸面22sに対面する位置にその大球凸面22sに対応する曲率半径で形成された大球凹面24sとを有する構成とされる。
Each of the pair of
すなわち、対向する小球凸面21sと小球凹面23sとにより積層体Sのパワーモジュール用基板10と放熱板20とが積層された部分を挟んで、回路層12側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態に押圧できる。一方、対向する大球凸面22sと大球凹面24sとにより積層体Sのパワーモジュール用基板10と放熱板20との積層部分以外の部分(放熱板20のみの部分)を挟んで、回路層12側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態に押圧できるようになっている。したがって、上側加圧板120Aと下側加圧板120Bとの間に積層体Sを挟み込むことにより、図3に示すように、積層体Sが全体として回路層12側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態に保持される。
In other words, the concave warpage with the
また、上側加圧板120Aの小球凸面21sと大球凸面22sとは、その境界で分離された構成とされており、小球凸面21sと大球凸面22sとが上下方向に相対移動可能に設けられている。具体的には、図3に示すように、大球凸面22sが形成された放熱板押圧部121に、小球凸面21sが形成された基板押圧部122が挿通可能な挿通孔121hを設けることにより、放熱板押圧部121と基板押圧部122とを相対移動可能に設けている。また、上側加圧板120Aと押圧板113との間に配置されるクッションシート115も、これに対応して、放熱板押圧部121と基板押圧部122との境界で分離して設けており、放熱板押圧部121と基板押圧部122とを個々に押圧可能となっている。
Further, the small spherical
これにより、放熱板20とパワーモジュール用基板10との積層体Sについて、各パワーモジュール用基板10が積層された部分は、小球凸面21sと小球凹面23sとの間で個別に挟み込んで押圧力を負荷することができ、それ以外の部分については、大球凸面22sと大球凹面24sとの間で個別に挟み込んで押圧力を負荷することができる。したがって、小球凸面21s及び小球凹面23s、大球凸面22s及び大球凹面24sのそれぞれの位置において、押圧力にばらつきを生じさせることなく積層体Sを均一に加圧することができる。
As a result, in the laminated body S of the
なお、小球凸面21sと小球凹面23sとは、同一の曲率半径により形成することが好ましく、この曲率半径R1は350mm以上550mm以下とされる。また、大球凸面22sと大球凹面24sも、同一の曲率半径により形成することが好ましく、その曲率半径R2が600mm以上1000mm以下とされる。このように、曲率半径R2は曲率半径R1よりも大きな曲率半径を有していることから、図3に示すように、大球凸面22s及び大球凹面24sは、小球凸面21s及び小球凹面23sよりも緩やかな曲面で形成される。
The small spherical
そして、本実施形態の放熱板付パワーモジュール用基板の製造方法においては、パワーモジュール用基板10と放熱板20との積層体Sを治具110に取り付けた状態とすることにより、製造時において放熱板付パワーモジュール用基板100に発生する反りを抑制することができる。
And in the manufacturing method of the board | substrate for power modules with a heat sink of this embodiment, by setting the laminated body S of the board |
具体的には、まず、冶具110の下側に配置される下側加圧板120Bの上に一枚の放熱板20を載置し、その放熱板20の面方向に間隔をあけてAl‐Si系ろう材箔(図示略)を介して複数のパワーモジュール用基板10を重ねて載置する。そして、これら放熱板20とパワーモジュール用基板10との積層体Sの回路層12側に上側加圧板120Aを接触させて、締結部材114を締め込むことにより、下側加圧板120Bと上側加圧板120Aとの間に積層体Sを挟んだ状態とする。この際、放熱板20と各パワーモジュール用基板10との積層体Sは、一対の加圧板120A,120Bとにより厚み方向(積層方向)に加圧されることで、積層体Sにおいて各パワーモジュール用基板10と放熱板20とが積層された部分が小球凸面21sと小球凹面23sとの間で挟み込まれるとともに、それ以外の部分(放熱板20のみの部分)を大球凸面22sと大球凹面24sとの間で挟み込まれることで、それぞれの位置において、積層方向の回路層12側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態に保持される。そして、この加圧状態で積層体Sを加熱することにより、パワーモジュール用基板10の放熱層13と放熱板20とをろう付けにより接合する。
なお、本実施形態では、ろう付けは、Al‐10%Si系ろう材を用いてろう付けが行われ、真空雰囲気中で、荷重0.1MPa〜3MPa、加熱温度580℃〜620℃の条件で行われる。
Specifically, first, a
In the present embodiment, the brazing is performed using an Al-10% Si brazing material, in a vacuum atmosphere under a load of 0.1 MPa to 3 MPa and a heating temperature of 580 ° C. to 620 ° C. Done.
次に、これらパワーモジュール用基板10と放熱板20との接合体を、冶具110に取り付けた状態、つまり、変形を生じさせた状態で、常温(25℃)まで冷却する。この場合、パワーモジュール用基板10と放熱板20との接合体は、治具112によって厚み方向に加圧され、全体として凹状の反りとする変形を生じさせた状態で拘束されている。このため、冷却に伴うパワーモジュール用基板10と放熱板20との接合体の形状は見かけ上は変化がないように見えるが、応力に抗して加圧され、冷却時に反りとしての変形が出来ない状態に拘束されている結果、塑性変形が生じることとなる。
Next, the joined body of the
このようにして製造された放熱板付パワーモジュール用基板100においては、パワーモジュール用基板10に起因する反りと放熱板20に起因する反りとの両方の反りを低減することができ、放熱板20の表面を平坦とした状態、あるいは図2(b)に示すように、回路層12側を上側として凹状に反った状態でも反り量が小さくなり、製造時に生じる反りが低減される。
このように、本実施形態の製造方法により製造される放熱板付パワーモジュール用基板においては、複数のパワーモジュール用基板10を一枚の放熱板20に接合する構成とされているにもかかわらず、複雑な反りを生じさせることなく、また、回路層12を上側として凹状に反った場合であっても、その反り量を低減させることができる。したがって、冷却器等との密着性を良好に維持することができるので、放熱性能を良好に維持することができる。
In the
Thus, in the power module substrate with a heat sink manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, although a plurality of
なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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、上記実施形態においては、一枚の放熱板20に2個のパワーモジュール用基板10を接合した場合について説明を行ったが、放熱板20上に接合されるパワーモジュール用基板10は、2個以上であってもよい。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where two
10 パワーモジュール用基板
11 セラミックス基板
12 回路層
13 放熱層
20 放熱板
21s 小球凸面
22s 大球凸面
23s 小球凹面
24s 大球凹面
60 半導体素子
100 放熱板付パワーモジュール用基板
100A パワーモジュール
110 治具
111 ベース板
112 ガイドポスト
113 押圧板
114 締結部材
115 クッションシート
120A 上側加圧板
120B 下側加圧板
121 放熱板押圧部
121h 挿通孔
122 基板押圧部
S 積層体
DESCRIPTION OF
Claims (2)
各パワーモジュール用基板を前記放熱板に重ねて配置した積層体を、その積層方向に加圧しながら加熱することにより、前記パワーモジュール用基板と前記放熱板とをろう付けするろう付け工程を有し、
前記ろう付け工程は、前記回路層側に配置される上側加圧板と、前記放熱板側に配置される下側加圧板とからなる一対の加圧板の間に前記積層体を挟むことにより該積層体を押圧しており、
前記上側加圧板は、前記回路層表面を押圧する小球凸面と、該小球凸面よりも大きな曲率半径で形成されてなり前記放熱板を押圧する大球凸面とを有し、
前記下側加圧板は、前記小球凸面に対面する位置に該小球凸面に対応する曲率半径で形成された小球凹面と、前記大球凸面に対面する位置に該大球凸面に対応する曲率半径で形成された大球凹面とを有し、
前記積層体に全体として前記回路層側を上側とする凹状の反りを生じさせた状態で加圧する放熱板付パワーモジュール用基板。 A plurality of power module substrates, each having a circuit layer disposed on one surface of a ceramic substrate and a heat radiation layer disposed on the other surface of the ceramic substrate, are spaced apart in a plane direction on a single heat radiation plate. A method for manufacturing a power module substrate with a heat sink to be joined,
It has a brazing step of brazing the power module substrate and the heat sink by heating a laminate in which each power module substrate is placed on the heat sink while being pressed in the stacking direction. ,
In the brazing step, the laminate is sandwiched between a pair of pressure plates composed of an upper pressure plate disposed on the circuit layer side and a lower pressure plate disposed on the heat dissipation plate side. Pressing
The upper pressure plate has a small spherical convex surface that presses the circuit layer surface, and a large spherical convex surface that is formed with a larger radius of curvature than the small spherical convex surface and presses the heat dissipation plate,
The lower pressure plate corresponds to the large spherical convex surface at a position facing the small spherical convex surface, a small spherical concave surface formed with a radius of curvature corresponding to the small spherical convex surface, and a position facing the large spherical convex surface. A large spherical concave surface formed with a radius of curvature;
A substrate for a power module with a heat sink that pressurizes the laminated body in a state where a concave warp with the circuit layer side as an upper side is generated as a whole.
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