JP6687109B2 - パワーモジュール用基板 - Google Patents
パワーモジュール用基板 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6687109B2 JP6687109B2 JP2018518331A JP2018518331A JP6687109B2 JP 6687109 B2 JP6687109 B2 JP 6687109B2 JP 2018518331 A JP2018518331 A JP 2018518331A JP 2018518331 A JP2018518331 A JP 2018518331A JP 6687109 B2 JP6687109 B2 JP 6687109B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ceramic substrate
- circuit
- substrate
- power module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49822—Multilayer substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
- C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
- H01L23/13—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0296—Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
- H05K1/0298—Multilayer circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/122—Metallic interlayers based on refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/12—Metallic interlayers
- C04B2237/124—Metallic interlayers based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/366—Aluminium nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/32—Ceramic
- C04B2237/36—Non-oxidic
- C04B2237/368—Silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
- C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
- C04B2237/40—Metallic
- C04B2237/407—Copper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3731—Ceramic materials or glass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
Description
本願は、2016年5月19日に、日本に出願された特願2016−100615号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
風力発電、電気自動車等の電気車両などを制御するために用いられる大電力制御用のパワー半導体素子においては、発熱量が多いことから、これを搭載する基板としては、例えばAlN(窒化アルミ)などからなるセラミックス基板の一方の面に導電性の優れた金属板を回路層として接合したパワーモジュール用基板が、従来から広く用いられている。また、セラミックス基板の他方の面に、金属板を金属層として接合することもある。
ところで、特許文献1に開示されたようにCu−Mg−Tiろう材を介してセラミックス基板とCu板とを接合すると、セラミックス基板の近傍には、Cu、Mg、又はTiを含む金属間化合物が形成される。
また、セラミックス基板と回路層を接合する際に、セラミックス基板の近傍に硬い金属間化合物が形成されると、セラミックス基板と回路層との接合率が低下し、良好に接合することができないおそれがあった。
これら特許文献2,3に記載された発明においては、セラミックス基板側にCu−Sn層が形成され、このCu−Sn層の上にTiを含む金属化合物層が形成されることになり、セラミックス基板の近傍に硬い金属間化合物層が配設されないことから、冷熱サイクルを負荷した際にセラミックス基板に生じる熱応力を低減でき、セラミックス基板にクラックが発生することを抑制することが可能となる。
また、前記Cu−Sn層又は前記Ti含有層の前記回路層の端面からの最大突出長さLが2μm以上15μm以下の範囲内とされているので、突出部分の先端に電荷が集中することを抑制することができ、部分放電特性及び耐電圧特性の悪化を抑制することが可能となる。
この場合、前記Cu−Sn層と前記Ti含有層とが滑らかに接続されることになり、Cu−Sn層とTi含有層との界面において電荷が集中することを抑制でき、部分放電特性及び耐電圧特性の悪化をさらに抑制することが可能となる。
図1に、本実施形態に係るパワーモジュール用基板10を備えたパワーモジュール1を示す。
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)に接合層2を介して接合された半導体素子3と、パワーモジュール用基板10の他方側(図1において下側)に接合層32を介して接合されたヒートシンク30と、を備えている。
本実施形態において、回路層12は、図6に示すように、セラミックス基板11の一方の面にCu−P−Sn系ろう材24、Ti材25、無酸素銅からなるCu板22を積層して加熱処理し、セラミックス基板11にCu板22を接合することで形成されている。なお、本実施形態では、Cu−P−Sn系ろう材24として、Cu−P−Sn−Niろう材を用いている。
ここで、回路層12の厚さは0.1mm以上1.0mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.3mmに設定されている。
ここで、金属層13の厚さは0.1mm以上1.0mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、0.3mmに設定されている。
接合層2は、例えばSn−Ag系、Sn−In系、若しくはSn−Ag−Cu系のはんだ材とされている。
この回路層12の回路パターンの端部の断面形状においては、セラミックス基板11の表面とCu−Sn層14の端面とがなす角度θが80°以上100°以下の範囲内とされている。また、Cu−Sn層14又はTi含有層15の回路層12の端面からの最大突出長さL(回路層12の端面から突出するCu−Sn層14及びTi含有層15の長さの最大値)が2μm以上15μm以下の範囲内とされている。
ここで、回路パターンの端部とは、回路パターンに含まれる配線の一端部である。回路パターンの端部の断面形状とは、セラミックス基板11の表面に垂直であり、回路パターンの端部における配線の伸長方向に平行な断面における回路パターンの端部の形状である。角度θを求める際、当該断面におけるセラミックス基板11とCu−Sn層14との接合端と、接合端から水平方向に20μmまでの範囲内におけるセラミックス基板11表面の凹凸の最高点と最低点との中点とを結ぶ直線をセラミックス基板11の表面と定義する。最大突出長さLは、上記断面における回路層12の端面のTi含有層15側端から、回路層12の端面から突出したCu−Sn層14の端面及びTi含有層15の端面までの、セラミックス基板11の表面に平行な方向における長さの最大値である。角度θ及び最大突出長さLを上記範囲内とすることによる後述の効果を得るために、回路パターンに含まれる少なくとも1つの配線の一端部において角度θ及び最大突出長さLが上記範囲に含まれることが好ましく、両端部において角度θ及び最大突出長さLが上記範囲に含まれることがより好ましく、回路パターンの全ての配線の両端部において角度θ及び最大突出長さLが上記範囲に含まれることがさらに好ましい。
なお、図4(a)、図4(b)、図4(c)のような形状であっても、セラミックス基板11の表面とCu−Sn層14の端面とがなす角度θが80°以上100°以下の範囲内、且つCu−Sn層14又はTi含有層15の回路層12の端面からの最大突出長さLが2μm以上15μm以下の範囲内とされていれば、部分放電特性及び耐電圧特性の悪化を抑制する効果を奏することができる。
角度θは85°以上95°以下が好ましく、88°以上92°以下がより好ましいが、これに限定されない。また、最大突出長さLは10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましいが、これに限定されない。
まず、図6に示すように、セラミックス基板11の一方の面(図6において上面)に、Cu−P−Sn系ろう材24、Ti材25、及び回路層12となるCu板22を順に積層するとともに、セラミックス基板11の他方の面(図6において下面)に、Cu−P−Sn系ろう材24、Ti材25、及び金属層13となるCu板23を順に積層する(図6(a))。すなわち、セラミックス基板11とCu板22及びCu板23の間において、セラミックス基板11側にCu−P−Sn系ろう材24を配置し、Cu板22,23側にTi材25を配置している。なお、Ti材25とCu板22、23との接合面は、予め平滑な面とされている。
次に、Cu板22、Ti材25、Cu−P−Sn系ろう材24、セラミックス基板11、Cu−P−Sn系ろう材24、Ti材25、及びCu板23を、積層方向に加圧(圧力1kgf/cm2以上35kgf/cm2以下(0.10MPa以上3.43MPa以下))した状態で、真空加熱炉内に装入して加熱する(図6(b))。ここで、本実施形態では、真空加熱炉内の圧力は10−6Pa以上10−3Pa以下の範囲内に、加熱温度は560℃以上650℃以下の範囲内に、加熱時間は30分以上360分以下の範囲に設定している。
これにより、セラミックス基板11の一方の面に回路層12が形成されるとともに、他方の面に金属層13が形成される。
次に、回路層12に対してエッチング処理を行い、回路パターンを形成する。
本実施形態では、まず、回路層の上にレジスト膜を成膜し、Cu又はCu合金からなる回路層12をエッチングする(Cuエッチング工程S31)。このCuエッチング工程S31においては、例えば、塩化第二鉄、塩化第二銅、硫酸等を含むエッチング剤を用いることが好ましい。なお、本実施形態では、Cuエッチング工程S31においては、スプレーエッチング法を用いている(図6(c))。
なお、エッチングの条件として、液温は70℃〜80℃、時間は5分〜20分とするとよい。なお、本実施形態では、Tiエッチング工程S32においては、浸漬エッチング法を用いている(図6(d))。
以上のような工程によって、本実施形態であるパワーモジュール用基板10が製造される。
そして、図7に示すように、このパワーモジュール用基板10の金属層13の下面に、接合層32としてはんだ材を介してヒートシンク30を接合する(図7(a))。
次に、図7に示すように、パワーモジュール用基板10の回路層12の上面に、はんだ材を介して半導体素子3を接合する(図7(b)、(c))。
これにより、図1に示すパワーモジュール1が製造される。
本実施形態では、セラミックス基板の他方の面に、Cu又はCu合金からなる金属層を形成したもので説明したが、これに限定されることはなく、金属層を形成しなくてもよいし、Al又はAl合金からなる金属層を形成してもよい。
さらに、本実施形態では、パワーモジュール用基板とヒートシンクとをはんだ材を用いて接合する構成として説明したが、パワーモジュール用基板とヒートシンクとの間にグリースを介してネジ止めなどによって固定する構成とされても良い。
さらに、上記実施形態ではCu−P−Sn系ろう材として、Cu−P−Sn−Niろう材やCu−P−Snろう材を用いるものとして説明したが、その他のCu−P−Sn系ろう材を用いてもよい。
Pは、ろう材の溶融開始温度を低下させる作用効果を有する元素である。また、このPは、Pが酸化することで発生するP酸化物により、ろう材表面を覆うことでろう材の酸化を防止するとともに、溶融したろう材の表面を流動性の良いP酸化物が覆うことでろう材の濡れ性を向上させる作用効果を有する元素である。
Pの含有量が3mass%未満では、ろう材の溶融開始温度を低下させる効果が十分に得られずろう材の溶融開始温度が上昇したり、ろう材の流動性が不足し、セラミックス基板と回路層との接合性が低下したりするおそれがある。また、Pの含有量が10mass%超では、脆い金属間化合物が多く形成され、セラミックス基板と回路層との接合性や接合信頼性が低下するおそれがある。
このような理由からCu−P−Sn系ろう材に含まれるPの含有量は、3mass%以上10mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
Snは、ろう材の溶融開始温度を低下させる作用効果を有する元素である。Snの含有量が0.5mass%以上では、ろう材の溶融開始温度を確実に低くすることができる。
また、Snの含有量が25mass%以下では、ろう材の低温脆化を抑制することができ、セラミックス基板と回路層との接合信頼性を向上させることができる。
このような理由からCu−P−Sn系ろう材におけるSnの含有量は、0.5mass%以上25mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
Ni、Cr、Fe、Mnは、セラミックス基板とろう材との界面にPを含有する金属間化合物が形成されることを抑制する作用効果を有する元素である。
Ni、Cr、Fe、Mnのうちいずれか1種または2種以上の含有量が2mass%以上では、セラミックス基板とろう材との接合界面にPを含有する金属間化合物が形成されることを抑制することができ、セラミックス基板と回路層との接合信頼性が向上する。また、Ni、Cr、Fe、Mnのうちいずれか1種または2種以上の含有量が20mass%以下では、ろう材の溶融開始温度が上昇することを抑制し、ろう材の流動性が低下することを抑え、セラミックス基板と回路層との接合性を向上させることができる。
このような理由からCu−P−Sn系ろう材にNi、Cr、Fe、Mnのうちいずれか1種または2種以上を含有させる場合、その含有量は2mass%以上20mass%以下の範囲内とすることが好ましい。
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。
上述の実施形態で説明した手順により、表1及び表2に示すセラミックス基板(50mm×60mm×厚さ0.635mm(AlN),50mm×60mm×厚さ0.32mm(Si3N4))の一方の面及び他方の面に、表1及び表2に示すCu板(46mm×56mm×厚さ0.3mm)を接合し、回路層及び金属層を形成した。Cu板として、無酸素銅(表1、2の「OFC」)又はタフピッチ銅(表1、2の「タフピッチ」)を用いた。厚さ25μmのCu−P−Sn系ろう材を用いた。
そして、回路層に対して上記実施形態に記載したエッチング処理を行うことにより、配線間距離が500μmの回路パターンを形成した。詳細には、Cuエッチング工程S31においては、エッチング剤として塩化鉄を用い、液温50〜70℃で、5〜15分間スプレーエッチングを行った。Tiエッチング工程S32においては、エッチング剤として昭和電工社製ソルファイン(SE−TW−10)を用い、エッチング剤の液温を70〜80℃として5〜20分間浸漬エッチングを行った。Cu−Snエッチング工程S33においては、エッチング剤として濃度1mol/dm3のペルオキソ二硫酸アンモニウム水溶液を用い、エッチング剤の液温を25℃として10〜20分間浸漬エッチングを行った。
断面観察は、回路層の断面(セラミックス基板の表面に垂直且つ回路パターンの端部における配線の伸長方向に平行な断面)をクロスセクションポリッシャ(日本電子株式会社製SM−09010)を用いて、イオン加速電圧:5kV、加工時間:14時間、遮蔽板からの突出量:100μmでイオンエッチングした後に、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて回路パターンの端部を観察した。
セラミックス基板としてSi3N4を用いた、表2の結果においても、AlNを用いた場合と同様であった。
11 セラミックス基板
12 回路層
14 Cu−Sn層
15 Ti含有層
Claims (2)
- セラミックス基板と、このセラミックス基板の一方の面に形成され、回路パターンを有する回路層と、を備えたパワーモジュール用基板であって、
前記回路層は、Cu又はCu合金からなり、
この回路層と前記セラミックス基板の界面には、前記セラミックス基板側から順に、SnがCu中に固溶したCu−Sn層と、Tiを含有するTi含有層とが積層されており、
前記回路層の前記回路パターンの端部の断面形状において、前記セラミックス基板の表面と前記Cu−Sn層の端面がなす角度θが80°以上100°以下の範囲内とされ、前記Cu−Sn層又は前記Ti含有層の前記回路層の端面からの最大突出長さLが2μm以上15μm以下の範囲内とされていることを特徴とするパワーモジュール用基板。 - 前記回路層の前記回路パターンの端部の断面形状において、前記Cu−Sn層の端面の延長上に前記Ti含有層の端面が位置していることを特徴とする請求項1に記載のパワーモジュール用基板。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016100615 | 2016-05-19 | ||
JP2016100615 | 2016-05-19 | ||
PCT/JP2017/018518 WO2017200004A1 (ja) | 2016-05-19 | 2017-05-17 | パワーモジュール用基板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017200004A1 JPWO2017200004A1 (ja) | 2019-04-04 |
JP6687109B2 true JP6687109B2 (ja) | 2020-04-22 |
Family
ID=60325210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018518331A Active JP6687109B2 (ja) | 2016-05-19 | 2017-05-17 | パワーモジュール用基板 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10453783B2 (ja) |
EP (1) | EP3460838B1 (ja) |
JP (1) | JP6687109B2 (ja) |
CN (1) | CN109155291B (ja) |
TW (1) | TWI713746B (ja) |
WO (1) | WO2017200004A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7197677B2 (ja) * | 2019-03-14 | 2022-12-27 | 日本碍子株式会社 | 接合基板 |
WO2020184510A1 (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 日本碍子株式会社 | 接合基板及び接合基板の製造方法 |
KR102122210B1 (ko) * | 2019-10-18 | 2020-06-12 | 제엠제코(주) | 방열 기판, 그 제조 방법, 그리고 이를 포함하는 반도체 패키지 |
JP7301732B2 (ja) * | 2019-12-24 | 2023-07-03 | 株式会社東芝 | ねじ止めパット部材付きセラミックス回路基板及びそれを用いた半導体装置 |
WO2022024990A1 (ja) * | 2020-07-27 | 2022-02-03 | 株式会社 東芝 | 接合体、回路基板、半導体装置、及び接合体の製造方法 |
JPWO2022024832A1 (ja) * | 2020-07-27 | 2022-02-03 | ||
JPWO2022075409A1 (ja) * | 2020-10-07 | 2022-04-14 | ||
EP4032870A1 (de) * | 2021-01-22 | 2022-07-27 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Verfahren zur strukturierung von metall-keramik-substraten und strukturiertes metall-keramik-substrat |
WO2023120185A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3845925B2 (ja) * | 1996-02-05 | 2006-11-15 | 住友電気工業株式会社 | 窒化アルミニウム基材を用いた半導体装置用部材及びその製造方法 |
JP3449458B2 (ja) * | 1997-05-26 | 2003-09-22 | 電気化学工業株式会社 | 回路基板 |
JP4088394B2 (ja) * | 1999-09-29 | 2008-05-21 | 株式会社日立製作所 | 絶縁回路基板およびそれを用いた半導体装置 |
JP2004172182A (ja) * | 2002-11-18 | 2004-06-17 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 回路基板及びその製造方法 |
JP4375730B2 (ja) | 2004-04-23 | 2009-12-02 | 本田技研工業株式会社 | 銅とセラミックス又は炭素基銅複合材料との接合用ろう材及び同接合方法 |
DE102009033029A1 (de) * | 2009-07-02 | 2011-01-05 | Electrovac Ag | Elektronische Vorrichtung |
TWI455286B (zh) * | 2010-10-11 | 2014-10-01 | Delta Electronics Inc | 功率模組及功率模組之製造方法 |
WO2013094213A1 (ja) * | 2011-12-20 | 2013-06-27 | 株式会社 東芝 | セラミックス銅回路基板とそれを用いた半導体装置 |
WO2014054609A1 (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-10 | 株式会社東芝 | 半導体回路基板およびそれを用いた半導体装置並びに半導体回路基板の製造方法 |
US20160152004A1 (en) * | 2013-04-26 | 2016-06-02 | Kyocera Corporation | Composite laminate and electronic device |
TWI637466B (zh) * | 2013-08-26 | 2018-10-01 | 三菱綜合材料股份有限公司 | 接合體及功率模組用基板 |
JP6079505B2 (ja) | 2013-08-26 | 2017-02-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体及びパワーモジュール用基板 |
JP6550971B2 (ja) * | 2014-07-02 | 2019-07-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体の製造方法、多層接合体の製造方法、パワーモジュール用基板の製造方法及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 |
-
2017
- 2017-05-17 JP JP2018518331A patent/JP6687109B2/ja active Active
- 2017-05-17 CN CN201780030391.3A patent/CN109155291B/zh active Active
- 2017-05-17 EP EP17799428.2A patent/EP3460838B1/en active Active
- 2017-05-17 US US16/301,093 patent/US10453783B2/en active Active
- 2017-05-17 WO PCT/JP2017/018518 patent/WO2017200004A1/ja unknown
- 2017-05-18 TW TW106116472A patent/TWI713746B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017200004A1 (ja) | 2017-11-23 |
US20190189548A1 (en) | 2019-06-20 |
US10453783B2 (en) | 2019-10-22 |
JPWO2017200004A1 (ja) | 2019-04-04 |
EP3460838B1 (en) | 2021-02-24 |
TWI713746B (zh) | 2020-12-21 |
EP3460838A1 (en) | 2019-03-27 |
CN109155291B (zh) | 2022-05-03 |
CN109155291A (zh) | 2019-01-04 |
EP3460838A4 (en) | 2019-12-25 |
TW201816952A (zh) | 2018-05-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6687109B2 (ja) | パワーモジュール用基板 | |
US10410951B2 (en) | Bonded body, substrate for power module with heat sink, heat sink, method for producing bonded body, method for producing substrate for power module with heat sink, and method for producing heat sink | |
JP6432466B2 (ja) | 接合体、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク、接合体の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法、及び、ヒートシンクの製造方法 | |
JP6127833B2 (ja) | 接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法 | |
JP6079505B2 (ja) | 接合体及びパワーモジュール用基板 | |
JP5871081B2 (ja) | 接合体、パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及び、接合体の製造方法 | |
JP5186719B2 (ja) | セラミックス配線基板、その製造方法及び半導体モジュール | |
JP6742073B2 (ja) | セラミックス回路基板 | |
JP6432465B2 (ja) | 接合体、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク、接合体の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法、及び、ヒートシンクの製造方法 | |
JP2011124585A (ja) | セラミックス配線基板、その製造方法及び半導体モジュール | |
JP2012178513A (ja) | パワーモジュールユニット及びパワーモジュールユニットの製造方法 | |
JP6819299B2 (ja) | 接合体、パワーモジュール用基板、接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法 | |
JP6432373B2 (ja) | ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及び、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 | |
JP6323103B2 (ja) | パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 | |
JP2008147307A (ja) | 回路基板およびこれを用いた半導体モジュール | |
KR102524698B1 (ko) | 접합체, 파워 모듈용 기판, 파워 모듈, 접합체의 제조 방법 및 파워 모듈용 기판의 제조 방법 | |
CN108701659B (zh) | 接合体、功率模块用基板、功率模块、接合体的制造方法及功率模块用基板的制造方法 | |
JP5957848B2 (ja) | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、及び、パワーモジュール用基板の製造方法 | |
JP6428327B2 (ja) | ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、及び、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法 | |
WO2016167217A1 (ja) | 接合体、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク、及び、接合体の製造方法、ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法、ヒートシンクの製造方法 | |
JP5392901B2 (ja) | 窒化珪素配線基板 | |
WO2017126641A1 (ja) | 接合体、パワーモジュール用基板、接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法 | |
JP2020096054A (ja) | 接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法、セラミックス基板、接合体、及び、絶縁回路基板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190124 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200316 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6687109 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R157 | Certificate of patent or utility model (correction) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R157 |