JP6455273B2 - Withstand voltage inspection method for power module substrates - 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パワーモジュール用基板の耐電圧を検査するための方法に関する。   The present invention relates to a method for inspecting a withstand voltage of a power module substrate used in a semiconductor device that controls a large current and a high voltage.

パワーモジュール用基板は、セラミックス基板の両面に金属層が積層され、その一方の金属層が回路層となり、他方の金属層が放熱層としてヒートシンクに接合されるもので、回路層に搭載される半導体素子からの熱を速やかに放熱し得る熱伝導性が要求されるとともに、絶縁基板として所望の耐電圧性が要求される。   A power module substrate has a metal layer laminated on both sides of a ceramic substrate, one metal layer becomes a circuit layer, and the other metal layer is bonded to a heat sink as a heat dissipation layer. Thermal conductivity capable of quickly dissipating heat from the element is required, and desired withstand voltage as an insulating substrate is required.

従来、このようなパワーモジュール用基板等の耐電圧を検査する方法として、大気への放電を避けるため、絶縁油中で検査することが行われている。この検査方法では、正常なパワーモジュール用基板は洗浄して製品とすることができるので、いわゆる全数検査することが可能である。   Conventionally, as a method of inspecting the withstand voltage of such a power module substrate, in order to avoid discharge to the atmosphere, inspecting in insulating oil has been performed. In this inspection method, since a normal power module substrate can be washed into a product, so-called 100% inspection can be performed.

また、例えば特許文献1には、絶縁体をフッ素系の不活性液体に浸漬した状態で電圧をかけて試験を行なうことが開示されている。この特許文献1によると、それまでの絶縁油中で実施する耐電圧試験では、試験後に洗浄が必要になるところ、フッ素系の不活性液体であるから、試験で絶縁体に付着しても容易に除去することができると記載されている。また、その除去方法として、熱風で乾燥することが挙げられており、後処理が簡単で全数を容易に試験することができると記載されている。   For example, Patent Document 1 discloses performing a test by applying a voltage in a state where the insulator is immersed in a fluorine-based inert liquid. According to this Patent Document 1, in the withstand voltage test performed in the insulating oil until then, cleaning is necessary after the test, but since it is a fluorine-based inert liquid, it is easy to adhere to an insulator in the test. It can be removed. Moreover, as the removal method, drying with hot air is mentioned, and it is described that the post-treatment is simple and the total number can be easily tested.

特開平6−201860号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-201860

ところで、特許文献1記載のようなフッ素系の不活性液体は、沸点が100℃前後であるため、試験後の絶縁体の乾燥が容易であるが、液面からの蒸発も活発であるため、使用に伴って液量が徐々に減少し、その分、高価なフッ素系の不活性液体の使用量が増大してコスト増を招くという問題がある。
従来では、槽の外への蒸発を抑制するため、槽の壁を高くして、液面から槽の上端までの高さを大きくしたり、冷却凝縮法・吸着法による大規模な回収装置を設けて、蒸発気体から液体を回収するなどの方法が採用されているが、設置スペースが大きく、コストも増大する。
By the way, since the fluorine-based inert liquid described in Patent Document 1 has a boiling point of around 100 ° C., it is easy to dry the insulator after the test, but the evaporation from the liquid surface is also active. There is a problem that the amount of liquid gradually decreases with use, and the amount of expensive fluorine-based inert liquid used increases accordingly, resulting in an increase in cost.
Conventionally, in order to suppress evaporation to the outside of the tank, the tank wall is raised to increase the height from the liquid level to the upper end of the tank, or a large-scale recovery device by the cooling condensation method / adsorption method is used. Although a method such as providing a liquid from the evaporated gas is adopted, the installation space is large and the cost is also increased.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、全数検査が可能で、検査後の処理も容易であるとともに、安価に実施することができるパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a withstand voltage inspection method for a power module substrate that can be fully inspected, can be easily processed after the inspection, and can be implemented at low cost. To do.

本発明のパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法は、セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されてなるパワーモジュール用基板をフッ素系不活性液体中に浸漬した状態で、前記パワーモジュール用基板に電圧をかけて耐電圧検査を行う方法であって、前記フッ素系不活性液体の液面上に、該フッ素系不活性液体より20℃における比重が小さく、前記フッ素系不活性液体と混ざらない液体であり、沸点が前記フッ素系不活性液体の沸点に対して−35℃〜+45℃の範囲である絶縁性液体からなる液膜を形成する。 According to the method for inspecting a withstand voltage of a power module substrate of the present invention, the power module substrate in which the metal layer is bonded to at least one surface of the ceramic substrate is immersed in a fluorine-based inert liquid. A method of conducting a withstand voltage test by applying a voltage to a substrate, wherein the specific gravity at 20 ° C. is smaller than that of the fluorinated inert liquid on the liquid surface of the fluorinated inert liquid and is mixed with the fluorinated inert liquid. A liquid film made of an insulating liquid having a boiling point in the range of −35 ° C. to + 45 ° C. with respect to the boiling point of the fluorinated inert liquid is formed.

フッ素系不活性液体の液面上に液膜を形成したことにより、この液膜によってフッ素系不活性液体の蒸発が防止される。液膜を形成する液体は、フッ素系不活性液体より比重が小さく、フッ素系不活性液体と混ざらない液体であるので、フッ素系不活性液体とは分離した状態で、その液面上に確実に液膜を形成することができる。   Since the liquid film is formed on the surface of the fluorinated inert liquid, evaporation of the fluorinated inert liquid is prevented by the liquid film. Since the liquid forming the liquid film has a specific gravity smaller than that of the fluorine-based inert liquid and does not mix with the fluorine-based inert liquid, the liquid film is surely separated from the fluorine-based inert liquid on the liquid surface. A liquid film can be formed.

この場合、液膜を形成する液体の沸点がフッ素系不活性液体の沸点より−35℃を超えて低いと、液膜表面からの蒸発が多くなることから、その液膜を維持するために大量の液膜が必要になって不経済であり、一方、+45℃を超えて高いと、耐電圧検査実施後の乾燥処理に時間を要す。この液膜を形成する液体の沸点はフッ素系不活性液体の沸点に近いほどよい。   In this case, if the boiling point of the liquid forming the liquid film is lower than the boiling point of the fluorinated inert liquid by more than −35 ° C., evaporation from the surface of the liquid film increases, so that a large amount is required to maintain the liquid film. However, if the temperature is higher than + 45 ° C., the drying process after the withstand voltage test takes time. The boiling point of the liquid forming this liquid film is preferably as close as possible to the boiling point of the fluorinated inert liquid.

本発明のパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法において、前記液膜を形成する液体の比重は、前記フッ素系不活性液体の比重より0.8以上小さいとよい。   In the withstand voltage inspection method for a power module substrate of the present invention, the specific gravity of the liquid forming the liquid film may be 0.8 or less smaller than the specific gravity of the fluorine-based inert liquid.

液膜を形成する液体は、フッ素系不活性液体に混ざらずに分離している必要があり、フッ素系不活性液体の密度より小さくても、フッ素系不活性液体の比重に近いと、パワーモジュール用基板を浸漬する際に液膜の液体がフッ素系不活性液体中に分散して分離するまでに時間がかかるおそれがある。そのため、液膜を形成する液体は、フッ素系不活性液体より0.8以上小さい比重であるのが好ましい。   The liquid forming the liquid film must be separated without being mixed with the fluorinated inert liquid, and even if it is smaller than the density of the fluorinated inert liquid, if it is close to the specific gravity of the fluorinated inert liquid, the power module When the substrate is immersed, it may take time until the liquid film liquid is dispersed and separated in the fluorine-based inert liquid. Therefore, the liquid forming the liquid film preferably has a specific gravity that is 0.8 or more smaller than that of the fluorine-based inert liquid.

本発明のパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法において、前記パワーモジュール用基板を前記フッ素系不活性液体に浸漬する際に、該フッ素系不活性液体中に超音波振動を付与するとよい。   In the withstand voltage inspection method for a power module substrate according to the present invention, when the power module substrate is immersed in the fluorine-based inert liquid, ultrasonic vibration may be applied to the fluorine-based inert liquid.

パワーモジュール用基板をフッ素系不活性液体に浸漬する際には、フッ素系不活性液体の前に液膜を通過するため、液膜を形成している液体が外面に付着した状態でフッ素系不活性液体に浸漬される。特に、液膜との界面からの距離が浅い位置で耐電圧検査を実施しようとすると、液膜を形成する液体を付着したまま検査される場合があり、検査結果に誤りを生じるおそれがある。
超音波振動を付与することで、パワーモジュール用基板に付着した液膜の液体を外表面から払い落として浮上させることができ、正確な検査を実施することができる。
When the power module substrate is immersed in the fluorinated inert liquid, it passes through the liquid film before the fluorinated inert liquid, so that the liquid forming the liquid film adheres to the outer surface of the fluorinated inert liquid. Immerse in the active liquid. In particular, if the withstand voltage test is performed at a position where the distance from the interface with the liquid film is shallow, the test may be performed with the liquid forming the liquid adhered, and the test result may be erroneous.
By applying ultrasonic vibration, the liquid film liquid adhering to the power module substrate can be lifted off from the outer surface, and an accurate inspection can be performed.

本発明によれば、フッ素系不活性液体中で耐電圧検査するので、全数検査が可能であるとともに、フッ素系不活性液体の液面上に液膜を形成して、フッ素系不活性液体の蒸発を抑制するので、高価なフッ素系不活性液体の消費量を少なくして安価に実施することができ、しかも、液膜を形成している液体の沸点がフッ素系不活性液体と近いので、検査後の乾燥も容易である。   According to the present invention, since the withstand voltage test is performed in the fluorinated inert liquid, it is possible to perform 100% inspection and to form a liquid film on the liquid surface of the fluorinated inert liquid. Since the evaporation is suppressed, the consumption of expensive fluorine-based inert liquid can be reduced and it can be carried out at low cost, and the boiling point of the liquid forming the liquid film is close to that of the fluorine-based inert liquid. Drying after inspection is also easy.

本発明の検査方法が適用されるパワーモジュール用基板の例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of the board | substrate for power modules to which the test | inspection method of this invention is applied. 本発明の第1実施形態の検査方法を実施するための検査装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the test | inspection apparatus for enforcing the test | inspection method of 1st Embodiment of this invention. 第2実施形態の検査方法を実施するための検査装置の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the test | inspection apparatus for enforcing the test | inspection method of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について説明する。
予め、本発明の耐電圧検査方法が適用されるパワーモジュール用基板1の例を図1により説明しておくと、パワーモジュール用基板1は、セラミックス基板2の一方の面に回路層3が接合されるとともに、セラミックス基板2の他方の面に放熱層4が接合された構成である。セラミックス基板2には、例えばAlN(窒化アルミニウム)、Si(窒化珪素)等の窒化物系セラミックス、もしくはAl(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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
An example of a power module substrate 1 to which the withstand voltage inspection method of the present invention is applied will be described in advance with reference to FIG. 1. The power module substrate 1 has a circuit layer 3 bonded to one surface of a ceramic substrate 2. In addition, the heat dissipation layer 4 is bonded to the other surface of the ceramic substrate 2. For the ceramic substrate 2, for example, nitride ceramics such as AlN (aluminum nitride) and Si 3 N 4 (silicon nitride), or oxide ceramics such as Al 2 O 3 (alumina) can be used. Is set within a range of 0.2 mm to 1.5 mm.

回路層3及び放熱層4には、例えば純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる、厚さが0.25mm〜2.5mmの範囲内に設定された金属板が用いられ、セラミックス基板2にAl−Si系等のろう材を介してろう付け接合される。これら金属板には銅又は銅合金を用いる場合もあり、また、回路層3、放熱層4とも多層の積層構造とされることもある。
また、セラミックス基板2の片面に回路層3のみが接合されてパワーモジュール用基板を構成する場合もあり、本発明では、回路層、放熱層を区別することなく、金属層と称している。
そして、このパワーモジュール用基板1には、回路層3に半導体素子5が搭載され、放熱層4にヒートシンク6が接合される。
For the circuit layer 3 and the heat dissipation layer 4, for example, a metal plate made of pure aluminum or an aluminum alloy and having a thickness within a range of 0.25 mm to 2.5 mm is used. Brazing and joining via a brazing filler metal. For these metal plates, copper or copper alloy may be used, and both the circuit layer 3 and the heat dissipation layer 4 may have a multilayer structure.
In some cases, only the circuit layer 3 is bonded to one surface of the ceramic substrate 2 to form a power module substrate. In the present invention, the circuit layer and the heat dissipation layer are referred to as a metal layer without distinction.
In the power module substrate 1, the semiconductor element 5 is mounted on the circuit layer 3, and the heat sink 6 is bonded to the heat dissipation layer 4.

このようなパワーモジュール用基板1についての第1実施形態の耐電圧検査方法を実施するための耐電圧検査装置は、例えば図2に示す構成とされる。
この耐電圧検査装置10は、フッ素系不活性液体を貯留する液槽11と、この液槽11の内底部に立設された第1電極12と、この第1電極12に対向する第2電極13と、この第2電極13を第1電極12に対して離間接近する方向に移動可能に支持する電極支持部14と、両電極12,13間に電圧を印加する電源15とを有しており、各種計測器、安全装置等を有する制御装置16が備えられる。
また、液槽11の外底面に、液槽に超音波振動を付与するための超音波振動子17が設けられている。
A withstand voltage inspection apparatus for carrying out the withstand voltage inspection method of the first embodiment for such a power module substrate 1 is configured as shown in FIG. 2, for example.
The withstand voltage test apparatus 10 includes a liquid tank 11 that stores a fluorine-based inert liquid, a first electrode 12 that is erected on the inner bottom of the liquid tank 11, and a second electrode that faces the first electrode 12. 13, an electrode support portion 14 that supports the second electrode 13 so as to move away from and close to the first electrode 12, and a power source 15 that applies a voltage between the electrodes 12 and 13. And a control device 16 having various measuring instruments, safety devices, and the like.
In addition, an ultrasonic vibrator 17 for applying ultrasonic vibration to the liquid tank is provided on the outer bottom surface of the liquid tank 11.

次に、この耐電圧検査装置10を用いてパワーモジュール用基板1の耐電圧を検査する方法について説明する。
耐電圧検査装置10の液槽11内にフッ素系不活性液体21を貯留する。このフッ素系不活性液体21としては、パーフルオロカーボン(PFC)構造を持つ液体が用いられ、商品名フロリナート(住友スリーエム株式会社製)が好適に用いられる。例えば、FC770(沸点95℃、密度(25℃)1.79g/cm )、FC77(沸点97℃、密度(25℃)1.78g/cm )等を用いることができる。
Next, a method for inspecting the withstand voltage of the power module substrate 1 using the withstand voltage inspection apparatus 10 will be described.
A fluorine-based inert liquid 21 is stored in the liquid tank 11 of the withstand voltage inspection device 10. As the fluorine-based inert liquid 21, a liquid having a perfluorocarbon (PFC) structure is used, and a trade name Fluorinert (manufactured by Sumitomo 3M Limited) is preferably used. For example, FC770 (boiling point 95 ° C., density (25 ° C.) 1.79 g / cm 3 ), FC77 (boiling point 97 ° C., density (25 ° C.) 1.78 g / cm 3 ) and the like can be used.

また、このフッ素系不活性液体21の液面上に液膜22を形成する。
この液膜22を形成するための液体は、フッ素系不活性液体21より比重が小さく、フッ素系不活性液体21と混ざらない(フッ素を含まない)絶縁性液体である。
その比重は、フッ素系不活性液体21に混ざらずに分離させるために、フッ素系不活性液体21の比重より0.8以上小さいとよい。特に比重1以下のものが好ましい。
Further, a liquid film 22 is formed on the liquid surface of the fluorine-based inert liquid 21.
The liquid for forming the liquid film 22 is an insulating liquid that has a specific gravity smaller than that of the fluorine-based inert liquid 21 and does not mix with the fluorine-based inert liquid 21 (does not contain fluorine).
The specific gravity is preferably 0.8 or more smaller than the specific gravity of the fluorinated inert liquid 21 in order to separate the fluorinated inert liquid 21 without mixing. A specific gravity of 1 or less is particularly preferable.

また、沸点は、フッ素系不活性液体21の沸点より−35℃〜+45℃の範囲であるとよい。−35℃を超えて沸点が低いと、液膜22表面からの蒸発が多くなることから、その液膜22を維持するために大量の液膜が必要になって不経済であり、+45℃を超えて沸点が高いと、耐電圧検査実施後の乾燥処理に時間を要すことになるためである。この液膜22を形成する液体の沸点は、フッ素系不活性液体21の沸点に近いほどよい。
なお、液膜22は、例えば、直径290mmの円形の液槽11に、フッ素系不活性液体21が150mmの深さで貯留され、その上に、5mm〜20mmの厚さで形成される。
The boiling point is preferably in the range of −35 ° C. to + 45 ° C. from the boiling point of the fluorinated inert liquid 21. When the boiling point is lower than −35 ° C., evaporation from the surface of the liquid film 22 increases, so that a large amount of liquid film is required to maintain the liquid film 22, which is uneconomical. This is because if the boiling point is too high, the drying process after the withstand voltage test will take time. The boiling point of the liquid forming the liquid film 22 is preferably as close as possible to the boiling point of the fluorinated inert liquid 21.
The liquid film 22 is formed in a circular liquid tank 11 having a diameter of 290 mm, for example, in which the fluorine-based inert liquid 21 is stored at a depth of 150 mm, and is formed thereon with a thickness of 5 mm to 20 mm.

この液膜22として上記の性質を有する液体には、炭化水素類、アルコール類、酢酸エステル類、ケトン類、その他グリコールエーテル類等が用いられる。これらの具体的物質名とその物性を表1に列挙する。   As the liquid film 22, hydrocarbons, alcohols, acetate esters, ketones, other glycol ethers, and the like are used as the liquid having the above properties. These specific substance names and their physical properties are listed in Table 1.

Figure 0006455273
Figure 0006455273

なお、ペンタン、ジエチルエーテルなども比重が小さい(ペンタンが0.63、ジエチルエーテルが0.71)が、沸点が低すぎて(ペンタンが36、ジエチルエーテルが35)、引火性が増し、危険であるため好ましくない。   Pentane, diethyl ether, etc. have low specific gravity (pentane is 0.63, diethyl ether is 0.71), but the boiling point is too low (pentane is 36, diethyl ether is 35), which increases flammability and is dangerous. This is not preferable.

このようにしてフッ素系不活性液体21の液面を液膜22により覆った状態とし、両電極12,13間にパワーモジュール用基板1を挟んだ状態にフッ素系不活性液体21に浸漬する。このパワーモジュール用基板1の浸漬時には、超音波振動子17からフッ素系不活性液体21に超音波振動を付与する。
そして、両電極12,13を通して回路層3と放熱層4間に電圧を印加する。通常の耐電圧検査では、印加電圧は1kV〜10kVの交流電圧であり、例えば1分間印加したとき、規定の電流値以下であれば、正常と判定される。
In this way, the liquid surface of the fluorine-based inert liquid 21 is covered with the liquid film 22, and the power module substrate 1 is sandwiched between the electrodes 12 and 13 and immersed in the fluorine-based inert liquid 21. When the power module substrate 1 is immersed, ultrasonic vibration is applied from the ultrasonic vibrator 17 to the fluorinated inert liquid 21.
A voltage is applied between the circuit layer 3 and the heat dissipation layer 4 through both electrodes 12 and 13. In a normal withstand voltage test, the applied voltage is an alternating voltage of 1 kV to 10 kV. For example, when applied for 1 minute, it is determined to be normal if it is less than a specified current value.

この耐電圧検査において、パワーモジュール用基板1をフッ素系不活性液体21に浸漬する際に、液膜22を通過するため、液膜22とフッ素系不活性液体21との界面が一時的に乱されるが、この液膜22を形成している液体は、フッ素系不活性液体21より比重が小さく、フッ素系不活性液体21と混ざらない液体であるので、フッ素系不活性液体21とは分離した状態で、その液面上に確実に液膜22を形成することができる。   In this withstand voltage test, when the power module substrate 1 is immersed in the fluorine-based inert liquid 21, it passes through the liquid film 22, so that the interface between the liquid film 22 and the fluorine-based inert liquid 21 is temporarily disturbed. However, the liquid forming the liquid film 22 has a specific gravity smaller than that of the fluorinated inert liquid 21 and is not mixed with the fluorinated inert liquid 21. Therefore, the liquid film 22 is separated from the fluorinated inert liquid 21. In this state, the liquid film 22 can be reliably formed on the liquid surface.

この場合、液膜22の液体がパワーモジュール用基板1の表面に付着した状態でフッ素系不活性液体21中に浸漬された場合でも、この液膜22を形成している液体の比重がフッ素系不活性液体21の比重に比べて十分に(0.8以上)小さいので、パワーモジュール用基板1の表面から確実に脱離し、浮力により上昇して液膜22として分離する。また、超音波振動が付与されることにより、パワーモジュール用基板1に付着した液膜22の液体を外表面から確実に払い落として浮上させることができる。この超音波振動の付与は、パワーモジュール用基板1をフッ素系不活性液体21に浸漬させる際、及び浸漬後の短時間の間だけでよく、電圧印加時は停止しておく。   In this case, even when the liquid film 22 is immersed in the fluorinated inert liquid 21 in a state where the liquid is attached to the surface of the power module substrate 1, the specific gravity of the liquid forming the liquid film 22 is fluorinated. Since it is sufficiently smaller (0.8 or more) than the specific gravity of the inert liquid 21, it is surely detached from the surface of the power module substrate 1, rises by buoyancy, and is separated as a liquid film 22. Further, by applying ultrasonic vibration, the liquid of the liquid film 22 attached to the power module substrate 1 can be surely removed from the outer surface and floated. The application of the ultrasonic vibration is sufficient only when the power module substrate 1 is immersed in the fluorine-based inert liquid 21 and for a short time after the immersion, and is stopped when the voltage is applied.

したがって、液膜22を形成している液体が混ざることなく、フッ素系不活性液体21中で耐電圧検査を実施できるので、正確な耐電圧検査を行うことができる。
このため、フッ素系不活性液体21の深さが浅い場合でも液膜22の液体を付着させたまま検査することを防止でき、高価なフッ素系不活性液体21の使用量を少なくすることが可能である。
Therefore, since the withstand voltage test can be performed in the fluorine-based inert liquid 21 without mixing the liquid forming the liquid film 22, an accurate withstand voltage test can be performed.
For this reason, even when the depth of the fluorine-based inert liquid 21 is shallow, it is possible to prevent the inspection with the liquid film 22 attached, and to reduce the amount of the expensive fluorine-based inert liquid 21 used. It is.

耐電圧検査の終了後は、パワーモジュール用基板1を液槽11から引き上げ、パワーモジュール用基板1の表面に付着したフッ素系不活性液体21及び液膜22の液体を除去するために、熱風をパワーモジュール用基板1に吹き付けるなどの方法によって乾燥する。
液膜22を形成している液体は、フッ素系不活性液体21と沸点が近く、フッ素系不活性液体21の沸点より−35℃〜+45℃の範囲の沸点のものが用いられているので、フッ素系不活性液体21と同様、速やかに蒸発して除去される。
After completion of the withstand voltage inspection, the power module substrate 1 is lifted from the liquid tank 11 and hot air is blown to remove the fluorine-based inert liquid 21 and the liquid film 22 adhering to the surface of the power module substrate 1. It is dried by a method such as spraying on the power module substrate 1.
The liquid forming the liquid film 22 has a boiling point close to that of the fluorine-based inert liquid 21 and has a boiling point in the range of −35 ° C. to + 45 ° C. from the boiling point of the fluorine-based inert liquid 21. As with the fluorinated inert liquid 21, it is quickly evaporated and removed.

なお、液膜22を形成している液体の沸点は、低すぎると、連続する耐電圧検査において蒸発量が多くなって、液膜22がすぐに消失するので、適度な量の液膜22を維持するために−35℃以内の沸点差であるのが好ましい。一方、耐電圧検査実施後の乾燥処理時間をフッ素系不活性液体21と同程度とするために、+45℃を超えない沸点差であるのが好ましい。
この液膜22を形成している液体は耐電圧検査中に蒸発して液膜22が減少するが、フッ素系不活性液体21に比べて非常に安価であるため、コストへの影響は少ない。
If the boiling point of the liquid forming the liquid film 22 is too low, the amount of evaporation increases in the continuous withstand voltage test, and the liquid film 22 disappears immediately. In order to maintain, the boiling point difference is preferably within -35 ° C. On the other hand, in order to make the drying treatment time after the withstand voltage test the same as that of the fluorine-based inert liquid 21, it is preferable that the boiling point difference does not exceed + 45 ° C.
The liquid forming the liquid film 22 evaporates during the withstand voltage test, and the liquid film 22 is reduced. However, since the liquid film 22 is very inexpensive as compared with the fluorine-based inert liquid 21, there is little influence on the cost.

以上説明したように、この耐電圧検査方法によれば、フッ素系不活性液体21中で検査するので、全数検査が可能であるとともに、液膜22によりフッ素系不活性液体21の蒸発を抑制するので、高価なフッ素系不活性液体21の消費量を少なくして安価に実施することができる。しかも、液膜22を形成している液体の沸点がフッ素系不活性液体21と近いので、検査後の乾燥も容易である。   As described above, according to this withstand voltage inspection method, since inspection is performed in the fluorine-based inert liquid 21, 100% inspection is possible and evaporation of the fluorine-based inert liquid 21 is suppressed by the liquid film 22. Therefore, the consumption of the expensive fluorine-based inert liquid 21 can be reduced and the operation can be performed at a low cost. In addition, since the boiling point of the liquid forming the liquid film 22 is close to that of the fluorinated inert liquid 21, drying after inspection is easy.

図3はパワーモジュール用基板についての第2実施形態の耐電圧検査方法を実施するための耐電圧検査装置を示している。
前述の第1実施形態では、パワーモジュール用基板の両面に電極を配置して厚さ方向の耐電圧を検査したが、第2実施形態では、パワーモジュール用基板8として、セラミックス基板2の一方の面に回路層(金属層)3A,3Bが二つに分離して間隔をあけて配置されており、耐電圧検査装置30の両電極12,13が二つの回路層3A,3Bに接触され、これら回路層3A,3B間の耐電圧を検査している。
図3中符号31はパワーモジュール用基板8を載置する絶縁体の支持台を示す。フッ素系不活性液体21、液膜22等の他の構成は第1実施形態と同様である。
FIG. 3 shows a withstand voltage test apparatus for carrying out the withstand voltage test method of the second embodiment for the power module substrate.
In the first embodiment described above, electrodes are disposed on both surfaces of the power module substrate and the withstand voltage in the thickness direction is inspected. In the second embodiment, one of the ceramic substrates 2 is used as the power module substrate 8. Circuit layers (metal layers) 3A and 3B are separated into two on the surface and spaced apart from each other, and both electrodes 12 and 13 of the withstand voltage testing device 30 are in contact with the two circuit layers 3A and 3B. The withstand voltage between these circuit layers 3A and 3B is inspected.
In FIG. 3, reference numeral 31 denotes an insulating support base on which the power module substrate 8 is placed. Other configurations such as the fluorine-based inert liquid 21 and the liquid film 22 are the same as those in the first embodiment.

この実施形態のように、本発明は、第1実施形態のようにパワーモジュール用基板の両面から厚さ方向に耐電圧検査する場合に限らず、パワーモジュール用基板の片面において面方向に耐電圧検査する場合にも適用することができる。
いずれの場合も、全数検査が可能であるとともに、液膜22によりフッ素系不活性液体21の蒸発を抑制するので、高価なフッ素系不活性液体21の消費量を少なくして安価に実施することができ、検査後の乾燥も容易である。
As in this embodiment, the present invention is not limited to the case where the withstand voltage test is performed in the thickness direction from both sides of the power module substrate as in the first embodiment, but the withstand voltage in the surface direction on one side of the power module substrate. It can also be applied to inspection.
In any case, 100% inspection is possible, and the evaporation of the fluorinated inert liquid 21 is suppressed by the liquid film 22. Therefore, the consumption of the expensive fluorinated inert liquid 21 is reduced and implemented at low cost. It is easy to dry after inspection.

液膜を形成する液体として、沸点、比重の異なる表2に示す試料を用いて、直径290mmの液槽にフッ素系不活性液体としてフロリナート(住友スリーエム株式会社製)FC770(沸点:96℃、比重:1.8)を貯留し、その上に厚さ10mmの液膜を形成し、分離性、乾燥性、消費度合を評価した。   As a liquid film-forming liquid, samples shown in Table 2 having different boiling points and specific gravity were used. Fluorinert (manufactured by Sumitomo 3M Limited) FC770 (boiling point: 96 ° C., specific gravity) as a fluorinated inert liquid in a liquid tank having a diameter of 290 mm : 1.8) was stored, a 10 mm thick liquid film was formed thereon, and the separability, drying property, and consumption degree were evaluated.

(分離性)
パワーモジュール用基板を浸漬した後、液膜が分離するまでの時間を計測し、3秒以内に分離したものを「○」、3秒経過してもなお分離していなかったものを「×」とした。
(Separability)
After dipping the power module substrate, measure the time until the liquid film separates, “○” indicates that the liquid film is separated within 3 seconds, and “×” indicates that the liquid film has not yet separated after 3 seconds. It was.

(乾燥性)
パワーモジュール用基板を浸漬した後引き上げて、70℃の熱風を吹き付けて乾燥までの時間を計測した。30秒以内に乾燥し、しみも残らなかったものを「○」、30秒経っても乾燥しないか、しみが残ったものを「×」とした。
(Drying)
After dipping the power module substrate, the substrate was pulled up and sprayed with hot air at 70 ° C. to measure the time until drying. A sample which was dried within 30 seconds and did not leave a stain was indicated as “◯”, and a sample which did not dry even after 30 seconds or remained a stain was designated as “X”.

(消費度合)
また、パワーモジュール用基板の浸漬、引き上げを50回繰り返した後の液膜の厚さを測定し、初期厚さに対して80%以上の厚さであったものを「○」とし、80%未満の厚さであったものを「×」とした。
結果を表2に示す。
(Degree of consumption)
Further, the thickness of the liquid film after 50 times of dipping and pulling up of the power module substrate was measured, and the thickness that was 80% or more with respect to the initial thickness was set as “◯”, and 80% What was less than thickness was set to "x".
The results are shown in Table 2.

Figure 0006455273
Figure 0006455273

この表2から、液膜を形成する液体の沸点がフッ素系不活性液体の沸点に対して−35℃〜+45℃の範囲であると、速やかに乾燥され、液膜の消費も少ないことがわかる。また、液膜を形成する液体とフッ素系不活性液体との比重差が0.8以上あると、パワーモジュール用基板を浸漬後に速やかに分離している。   From Table 2, it can be seen that when the boiling point of the liquid forming the liquid film is in the range of −35 ° C. to + 45 ° C. with respect to the boiling point of the fluorinated inert liquid, the liquid film is quickly dried and the liquid film is consumed less. . Moreover, if the specific gravity difference between the liquid forming the liquid film and the fluorine-based inert liquid is 0.8 or more, the power module substrate is quickly separated after immersion.

1 パワーモジュール用基板
2 セラミックス基板
3 回路層(金属層)
3A,3B 回路層(金属層)
4 放熱層(金属層)
5 半導体素子
6 ヒートシンク
8 パワーモジュール用基板
10 耐電圧検査装置
11 液槽
12 第1電極
13 第2電極
14 電極支持部
15 電源
16 制御装置
17 超音波振動子
21 フッ素系不活性液体
22 液膜
30 耐電圧検査装置
31 支持台
1 Power Module Substrate 2 Ceramic Substrate 3 Circuit Layer (Metal Layer)
3A, 3B Circuit layer (metal layer)
4 Heat dissipation layer (metal layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Semiconductor element 6 Heat sink 8 Power module board | substrate 10 Withstand voltage test apparatus 11 Liquid tank 12 1st electrode 13 2nd electrode 14 Electrode support part 15 Power supply 16 Control apparatus 17 Ultrasonic vibrator 21 Fluorine type inert liquid 22 Liquid film 30 Dielectric strength testing device 31

Claims (3)

セラミックス基板の少なくとも一方の面に金属層が接合されてなるパワーモジュール用基板をフッ素系不活性液体中に浸漬した状態で、前記パワーモジュール用基板に電圧をかけて耐電圧検査を行う方法であって、前記フッ素系不活性液体の液面上に、該フッ素系不活性液体より20℃における比重が小さく、前記フッ素系不活性液体と混ざらない液体であり、沸点が前記フッ素系不活性液体の沸点に対して−35℃〜+45℃の範囲である絶縁性液体からなる液膜を形成することを特徴とするパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法。 In this method, a power module substrate having a metal layer bonded to at least one surface of a ceramic substrate is immersed in a fluorine-based inert liquid and a voltage is applied to the power module substrate to perform a withstand voltage test. The liquid has a specific gravity at 20 ° C. smaller than that of the fluorinated inert liquid on the liquid surface of the fluorinated inert liquid and is not mixed with the fluorinated inert liquid, and has a boiling point of the fluorinated inert liquid. A withstand voltage inspection method for a power module substrate, comprising forming a liquid film made of an insulating liquid having a temperature range of -35 ° C to + 45 ° C with respect to a boiling point. 前記液膜を形成する液体の比重は、前記フッ素系不活性液体の比重より0.8以上小さいことを特徴とする請求項1記載のパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法。   2. The withstand voltage inspection method for a power module substrate according to claim 1, wherein a specific gravity of the liquid forming the liquid film is 0.8 or more smaller than a specific gravity of the fluorine-based inert liquid. 前記パワーモジュール用基板を前記フッ素系不活性液体に浸漬する際に、該フッ素系不活性液体中に超音波振動を付与することを特徴とする請求項1又は2記載のパワーモジュール用基板の耐電圧検査方法。   3. The power module substrate according to claim 1, wherein when the power module substrate is immersed in the fluorine-based inert liquid, ultrasonic vibration is applied to the fluorine-based inert liquid. Voltage inspection method.
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