JP7338440B2 - Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment - Google Patents

Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment Download PDF

Info

Publication number
JP7338440B2
JP7338440B2 JP2019224419A JP2019224419A JP7338440B2 JP 7338440 B2 JP7338440 B2 JP 7338440B2 JP 2019224419 A JP2019224419 A JP 2019224419A JP 2019224419 A JP2019224419 A JP 2019224419A JP 7338440 B2 JP7338440 B2 JP 7338440B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit board
heat sink
recess
peripheral wall
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019224419A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021093483A (en
Inventor
慎介 青木
宗太郎 大井
智哉 大開
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2019224419A priority Critical patent/JP7338440B2/en
Publication of JP2021093483A publication Critical patent/JP2021093483A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7338440B2 publication Critical patent/JP7338440B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、ヒートシンク付き絶縁回路基板及びこれを用いた電子機器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulated circuit board with a heat sink and an electronic device using the same.

絶縁回路基板として、窒化アルミニウムを始めとするセラミックス基板からなる絶縁層の一方の面に回路層が形成されるとともに、他方の面に金属層を介してヒートシンクが接合されたヒートシンク付き絶縁回路基板が知られている。
例えば、特許文献1に開示されているヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、セラミックス基板の他方の面に放熱層を介してヒートシンクが接合されてなり、ヒートシンクには、絶縁回路基板が収容される収容凹部が形成されている。
As an insulating circuit board, a circuit layer is formed on one surface of an insulating layer made of a ceramic substrate such as aluminum nitride, and a heat sink is bonded to the other surface via a metal layer. Are known.
For example, the insulated circuit board with a heat sink disclosed in Patent Document 1 has a circuit layer formed on one surface of a ceramic substrate and a heat sink bonded to the other surface of the ceramic substrate via a heat dissipation layer. , the heat sink is formed with a housing recess in which the insulated circuit board is housed.

特開2016-181549号公報JP 2016-181549 A

ところで、上記特許文献1に開示されている絶縁回路基板をヒートシンクに接合する際には、ろう材を絶縁回路基板とヒートシンクとの間に挟んで、加圧しながら加熱する。このようなろう材としては、アルミニウム系ろう材が用いられ、特に、マグネシウム(Mg)を含むアルミニウム合金クラッド材を用いて接合すると、比較的低温で接合することが可能である。 By the way, when the insulating circuit board disclosed in Patent Document 1 is joined to the heat sink, a brazing material is sandwiched between the insulating circuit board and the heat sink and heated while being pressed. As such a brazing material, an aluminum-based brazing material is used. In particular, when an aluminum alloy clad material containing magnesium (Mg) is used for joining, joining can be performed at a relatively low temperature.

しかしながら、Mgを含むアルミニウム合金クラッド材を用いると、余剰な溶融ろうがヒートシンクにおける収容凹部の底部から該収容凹部の内側側面を這い上がり、収容凹部の外周に位置する周壁部の天面にまで達することがある。この内側側面及び周壁部の天面に這い上がった溶融ろうは、これらの表面で固化する。この場合、固化した溶融ろう(以下、残存ろうという)は、Al-Mg系合金となり、表面にMgが拡散し、酸化被膜がMgOを含む多孔質な被膜となるため、収容凹部に樹脂(例えば、エポキシ樹脂などの樹脂材)を注入してモールドした場合、樹脂材と周壁部との密着性が低下する。 However, when an aluminum alloy clad material containing Mg is used, surplus molten solder creeps up from the bottom of the accommodation recess in the heat sink to the inner side surface of the accommodation recess and reaches the top surface of the peripheral wall portion located on the outer periphery of the accommodation recess. Sometimes. The molten brazing filler metal crawling up on the inner side surface and the top surface of the peripheral wall solidifies on these surfaces. In this case, the solidified molten brazing filler metal (hereinafter referred to as residual brazing filler metal) becomes an Al—Mg alloy, Mg diffuses on the surface, and the oxide coating becomes a porous coating containing MgO. , epoxy resin, etc.), the adhesion between the resin material and the peripheral wall is reduced.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ヒートシンク付き絶縁回路基板におけるヒートシンクの周壁部の樹脂密着性を向上できるヒートシンク付き絶縁回路基板及び電子機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an insulating circuit board with a heatsink and an electronic device that can improve resin adhesion of the peripheral wall of the heatsink in the insulating circuit board with a heatsink.

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板は、セラミックス基板の一方の面に回路層が形成されているとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が形成されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とがろう付けされたヒートシンク付き絶縁回路基板であって、前記収容凹部の周壁部の内側側面の少なくとも一部にろう溜まり凹部が形成されており、前記ろう溜まり凹部は、前記セラミックス基板よりも収容凹部の底面側に位置している。 The insulated circuit board with a heat sink of the present invention includes a circuit layer formed on one surface of a ceramic substrate and a metal layer formed on the other surface of the ceramic substrate; An insulated circuit board with a heat sink in which a housing recess for housing at least a part of the insulated circuit board is formed in a central portion thereof, and the bottom surface of the housing recess is brazed to the heat sink, the peripheral wall of the housing recess A solder reservoir recess is formed in at least a part of the inner side surface, and the solder reservoir recess is located closer to the bottom surface of the housing recess than the ceramic substrate.

周壁部の内側側面において、ろう溜まり凹部がセラミックス基板よりも収容凹部の底面とは反対側(セラミックス基板より上側)に形成されていると、周壁部における溶融ろうが這い上がる領域(残存ろうが固定される領域)が広くなるため、樹脂密着性が低下する。
一般に、セラミックス基板の周縁部は、回路層や金属層の周縁部より外方に張り出して形成される。このため、収容凹部が樹脂材によりモールドされた場合、セラミックス基板の周縁部は、冷熱サイクル時において樹脂材への応力が最も高くなる。また、周壁部における残存ろうが固定された領域は、残存ろうが固定されていない領域に比べて樹脂密着性が低いことから、ろう溜まり凹部を周壁部の内側側面におけるセラミックス基板の周縁部と対向する位置に形成すると、樹脂密着性が低い部分と、応力が最もかかる部分とが近接することとなるので、モールドされた樹脂材が剥がれやすくなる。
On the inner side surface of the peripheral wall portion, if the solder reservoir recess is formed on the opposite side of the ceramic substrate to the bottom surface of the accommodation recess (upper side of the ceramic substrate), the area where molten solder creeps up in the peripheral wall portion (remaining solder is fixed area) becomes wider, resulting in lower resin adhesion.
In general, the peripheral edge of the ceramic substrate is formed so as to protrude outward from the peripheral edge of the circuit layer or the metal layer. Therefore, when the housing recess is molded with a resin material, the stress on the resin material is the highest at the periphery of the ceramic substrate during thermal cycles. In addition, since the area where the residual solder is fixed in the peripheral wall has lower resin adhesion than the area where the residual solder is not fixed, the solder pool recess is opposed to the peripheral edge of the ceramic substrate on the inner side surface of the peripheral wall. If it is formed at the position where the resin adhesion is low, the part where the stress is most applied is close to the part where the resin adhesion is low, so that the molded resin material is easily peeled off.

本発明では、セラミックス基板よりも収容凹部の底面側に位置するろう溜まり凹部に溶融ろうが溜まることから、周壁部の内側側面における溶融ろうが這い上がる領域を小さくできる。このため、収容凹部が樹脂材によりモールドされた場合の樹脂密着性を向上できる。特に、固化した溶融ろう(残存ろう)に樹脂密着性を低下させるマグネシウムなどの元素が含まれている場合に有用である。また、セラミックス基板の周縁部と同じ高さに収容凹部が形成されないことから、樹脂への応力が最も高くなる部分と樹脂密着性が低い部分とが近接することがないので、収容凹部から樹脂が剥がれることを抑制できる。 In the present invention, since the molten solder is accumulated in the brazing reservoir recess located closer to the bottom surface of the housing recess than the ceramic substrate, the region on the inner side surface of the peripheral wall portion in which the molten solder creeps up can be reduced. Therefore, it is possible to improve resin adhesion when the housing recess is molded with a resin material. In particular, it is useful when the solidified molten wax (residual wax) contains an element such as magnesium that reduces resin adhesion. In addition, since the accommodation recess is not formed at the same height as the peripheral portion of the ceramic substrate, the portion where the stress to the resin is the highest and the portion where the resin adhesion is low do not come close to each other. It can suppress peeling.

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の好ましい態様としては、前記ろう溜まり凹部の底面は、前記収容凹部の底面と一致しているとよい。
上記態様では、絶縁回路基板とヒートシンクとを接合する際に生じた余剰な溶融ろうは、収容凹部の底面を伝って、直接ろう溜まり凹部へと流入し、ろう溜まり凹部内に溜め置かれる。このため、溶融ろうの周壁部の内側側面への這い上がりを確実に抑制できる。また、周壁部の内側側面の一部分にのみ残存ろうが固定されるので、収容凹部が樹脂材によりモールドされた場合における樹脂密着性をより向上できる。
As a preferred aspect of the insulated circuit board with a heat sink of the present invention, the bottom surface of the solder reservoir recess is preferably aligned with the bottom surface of the accommodation recess.
In the above aspect, surplus molten solder generated when the insulated circuit board and the heat sink are joined flows along the bottom surface of the accommodation recess and directly flows into the solder reservoir recess, and is accumulated in the solder reservoir recess. Therefore, it is possible to reliably suppress the molten brazing filler metal from creeping up to the inner side surface of the peripheral wall portion. Further, since the remaining brazing filler metal is fixed only to a part of the inner side surface of the peripheral wall portion, it is possible to further improve resin adhesion when the housing recess is molded with a resin material.

本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板の好ましい態様としては、前記ろう溜まり凹部は、前記周壁部の内側側面の全周にわたって形成されているとよい。
上記態様では、ろう溜まり凹部が周壁部の内側側面の全周にわたって形成されているので、ヒートシンクにおける収容凹部の底面と絶縁回路基板の金属層とをろう材を用いて接合する際に生じる余剰な溶融ろうをろう溜まり凹部に確実に溜めることができ、ヒートシンクの周壁部の樹脂密着性をより高めることができる。
As a preferred aspect of the insulated circuit board with a heat sink of the present invention, the solder reservoir recess may be formed along the entire circumference of the inner side surface of the peripheral wall portion.
In the above-described aspect, since the brazing reservoir recess is formed along the entire circumference of the inner side surface of the peripheral wall portion, excess brazing material generated when the bottom surface of the accommodation recess in the heat sink and the metal layer of the insulated circuit board are joined using a brazing material. Molten brazing can be reliably accumulated in the brazing reservoir concave portion, and the resin adhesion of the peripheral wall portion of the heat sink can be further enhanced.

本発明の電子機器は、上記ヒートシンク付き絶縁回路基板と、前記絶縁回路基板の前記回路層上に設けられる電子部品と、前記電子部品上及び前記収容凹部内にモールドされた樹脂材と、を備える。 An electronic device according to the present invention includes the insulating circuit board with a heat sink, an electronic component provided on the circuit layer of the insulating circuit board, and a resin material molded on the electronic component and in the housing recess. .

本発明では、ヒートシンクの周壁部の内側側面における残存ろうが固定される領域を小さくすることで、収容凹部の内側側面と樹脂との密着性を高めることができ、信頼性の高い電子機器を提供できる。 In the present invention, by reducing the area where the remaining solder is fixed on the inner side surface of the peripheral wall of the heat sink, it is possible to improve the adhesion between the inner side surface of the housing recess and the resin, thereby providing a highly reliable electronic device. can.

本発明によれば、ヒートシンク付き絶縁回路基板におけるヒートシンクの周壁部の樹脂密着性を向上でき、かつ、信頼性の高い電子機器を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin adhesion property of the peripheral wall part of a heat sink in an insulated circuit board with a heat sink can be improved, and an electronic device with high reliability can be provided.

本発明の第1実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を用いたパワーモジュールを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a power module using an insulated circuit board with a heat sink according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図1に示すヒートシンク付き絶縁回路基板の一部を拡大して示す拡大図である。It is an enlarged view which expands and shows a part of insulation circuit board with a heat sink shown in FIG. 図1に示すヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法を説明する断面図であり、絶縁回路基板とヒートシンクとの接合前の状態を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the insulating circuit board with a heat sink shown in FIG. 1, and shows a state before bonding the insulating circuit board and the heat sink. 図1に示すヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法を説明する断面図であり、絶縁回路基板とヒートシンクとの接合後の状態を示す図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the insulating circuit board with the heat sink shown in FIG. 1, and shows a state after bonding the insulating circuit board and the heat sink. 上記実施形態におけるヒートシンク付き絶縁回路基板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an insulating circuit board with a heat sink according to the embodiment; 上記実施形態におけるパワーモジュールのケースへの取り付け例を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view showing an example of attachment to a case of a power module in the above-mentioned embodiment. 本発明の第2実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板を用いたパワーモジュールを示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a power module using an insulated circuit board with a heat sink according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第3実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of insulation circuit board with a heat sink which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 上記第3実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の側面を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing a side surface of the insulated circuit board with a heat sink according to the third embodiment; 本発明の第4実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of insulation circuit board with a heat sink which concerns on 4th Embodiment of this invention. 上記第4実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板の側面を示す側面図である。It is a side view which shows the side surface of the insulated circuit board with a heat sink which concerns on the said 4th Embodiment.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[ヒートシンク付き絶縁回路基板の概略構成]
本発明のヒートシンク付き絶縁回路基板1は、図1に示すように、絶縁回路基板10に、複数のフィンが立設されたフィン一体型のヒートシンク20が接合されたものである。
[Schematic Configuration of Insulated Circuit Board with Heat Sink]
As shown in FIG. 1, an insulating circuit board 1 with a heatsink according to the present invention is formed by joining a fin-integrated heat sink 20 having a plurality of fins erected to an insulating circuit board 10 .

[パワーモジュールの構成]
そして、このヒートシンク付き絶縁回路基板1の表面に半導体チップ等の電子部品30が搭載され、その上に樹脂材60がモールドされることにより、パワーモジュール100(電子機器)が製造される。
なお、フィン一体型のヒートシンク20を備えるパワーモジュール100は、例えば図5に示すようなケース40に取り付けられた状態で使用される。このケース40は、複数のピン状フィン25を内部に挿入状態として取り付けるための開口部41が形成されるとともに、その開口部41の周囲を囲むようにパッキン収容溝42が形成されている。そして、パッキン収容溝42の外側にねじ穴43が形成されており、ヒートシンク20をピン状フィン25が下方を向くように配置することにより開口部41内に挿入し、開口部41の周囲にパッキン50を介して密接させ、ねじ止めにより固定する構成とされる。
図5に示す例では、2個のヒートシンク付き絶縁回路基板1(パワーモジュール100)が取り付けられるようになっており、白抜き矢印で示すように、ケース40の内部に冷却媒体が流通して挿入状態のピン状フィン25を冷却するようになっている。
[Configuration of power module]
Then, an electronic component 30 such as a semiconductor chip is mounted on the surface of the insulating circuit board 1 with a heat sink, and a resin material 60 is molded thereon to manufacture the power module 100 (electronic device).
The power module 100 including the fin-integrated heat sink 20 is used while attached to a case 40 as shown in FIG. 5, for example. The case 40 is formed with an opening 41 for mounting the plurality of pin-shaped fins 25 in an inserted state, and a packing accommodating groove 42 is formed so as to surround the opening 41 . A threaded hole 43 is formed outside the packing receiving groove 42 , and the heat sink 20 is inserted into the opening 41 by arranging the heat sink 20 so that the pin-shaped fins 25 face downward. 50, and fixed by screwing.
In the example shown in FIG. 5, two insulated circuit boards 1 (power modules 100) with heat sinks are attached, and as indicated by white arrows, a cooling medium is circulated and inserted inside the case 40. The pin-like fins 25 in the state are cooled.

[絶縁回路基板の構成]
ヒートシンク付き絶縁回路基板を構成する絶縁回路基板10は、セラミックス基板11と、セラミックス基板11の一方の面に形成された回路層12と、セラミックス基板11の他方の面に形成された金属層13とを備える。
セラミックス基板11は、回路層12と金属層13の間の電気的接続を防止する絶縁材であって、例えば窒化アルミニウム(AlN)、窒化珪素(Si)等により形成され、矩形板状に形成されている。このセラミックス基板11は、回路層12及び金属層13よりも若干大きく形成され、その板厚は0.2mm~1.2mmである。
[Configuration of insulation circuit board]
An insulating circuit board 10 constituting an insulating circuit board with a heat sink includes a ceramic substrate 11, a circuit layer 12 formed on one surface of the ceramic substrate 11, and a metal layer 13 formed on the other surface of the ceramic substrate 11. Prepare.
The ceramic substrate 11 is an insulating material that prevents electrical connection between the circuit layer 12 and the metal layer 13, and is made of, for example, aluminum nitride (AlN), silicon nitride ( Si3N4 ), or the like . is formed in The ceramic substrate 11 is formed slightly larger than the circuit layer 12 and the metal layer 13, and has a plate thickness of 0.2 mm to 1.2 mm.

[回路層の構成]
回路層12は、セラミックス基板11よりも若干小さい矩形板状に形成されている。この回路層12は、図1に示す例では、2つの小回路層により構成され、その上にそれぞれ電子部品30が配置されている。なお、回路層12は、2つの小回路層に限らず、3つ以上の小回路層から構成されてもよいし、1つの回路層からなってもよい。
このような回路層12は、セラミックス基板11に接合された第1回路層121と、第1回路層121の上面に接合された第2回路層122とを備えている。
[Configuration of circuit layer]
The circuit layer 12 is formed in a rectangular plate shape slightly smaller than the ceramic substrate 11 . In the example shown in FIG. 1, the circuit layer 12 is composed of two sub-circuit layers, on which electronic components 30 are respectively arranged. The circuit layer 12 is not limited to two small circuit layers, and may be composed of three or more small circuit layers, or may be composed of one circuit layer.
Such a circuit layer 12 includes a first circuit layer 121 bonded to the ceramic substrate 11 and a second circuit layer 122 bonded to the top surface of the first circuit layer 121 .

これらのうち第1回路層121は、純度99質量%以上の純アルミニウムが用いられ、JIS規格では1000番台の純アルミニウム、特に1N90(純度99.9質量%以上:いわゆる3Nアルミニウム)又は1N99(純度99.99質量%以上:いわゆる4Nアルミニウム)を用いることができる。一方、第2回路層122は、A6063系等のアルミニウム合金が用いられている。例えば、第1回路層121の厚さは、0.4mm~1.6mmに設定され、第2回路層122の厚さは、0.5mm~1.5mmに設定されている。 Of these, the first circuit layer 121 is made of pure aluminum with a purity of 99% by mass or more, and according to the JIS standard, pure aluminum in the 1000s, especially 1N90 (purity of 99.9% by mass or more: so-called 3N aluminum) or 1N99 (purity 99.99% by mass or more: so-called 4N aluminum) can be used. On the other hand, for the second circuit layer 122, an aluminum alloy such as A6063 series is used. For example, the thickness of the first circuit layer 121 is set to 0.4 mm to 1.6 mm, and the thickness of the second circuit layer 122 is set to 0.5 mm to 1.5 mm.

[金属層の構成]
金属層13は、セラミックス基板11よりも若干小さい矩形状に形成されている。この金属層13には、純度99質量%以上の純アルミニウム又はアルミニウム合金が用いられ、JIS規格では1000番台のアルミニウム、特に1N99(純度99.99質量%以上:いわゆる4Nアルミニウム)を用いることができる。例えば、金属層13の厚さは、0.4mm~1.6mmに設定されている。
[Structure of metal layer]
The metal layer 13 is formed in a rectangular shape slightly smaller than the ceramic substrate 11 . Pure aluminum or an aluminum alloy with a purity of 99% by mass or more is used for the metal layer 13, and aluminum in the 1000s according to the JIS standard, particularly 1N99 (purity of 99.99% by mass or more: so-called 4N aluminum) can be used. . For example, the thickness of the metal layer 13 is set to 0.4 mm to 1.6 mm.

[ヒートシンクの構成]
この絶縁回路基板10に接合されるヒートシンク20は、A6063系等のアルミニウム合金からなる板材により形成される。そして、金属層13に接合されるヒートシンクの中央部21に、絶縁回路基板10の少なくとも一部が収容される収容凹部22が形成され、収容凹部22の外周側に厚肉部分が残されることにより周壁部23が形成されている。この収容凹部22の底面に絶縁回路基板10の金属層13が、アルミニウム系のろう材箔14(図3参照)を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより絶縁回路基板10にヒートシンク20が接合される。
例えば、ヒートシンク20の中央部21は、平面視で77mm×67mm、周壁部23の外径は、平面視で100mm×80mmとされ、絶縁回路基板10は、平面視で75mm×65mmとされている。
[Heat sink configuration]
The heat sink 20 joined to the insulating circuit board 10 is made of a plate material made of an aluminum alloy such as A6063 series. A housing recess 22 that houses at least a portion of the insulating circuit board 10 is formed in the central portion 21 of the heat sink that is joined to the metal layer 13, and a thick portion is left on the outer peripheral side of the housing recess 22. A peripheral wall portion 23 is formed. The metal layer 13 of the insulating circuit board 10 is laminated on the bottom surface of the housing recess 22 via an aluminum-based brazing filler metal foil 14 (see FIG. 3). A heat sink 20 is bonded to 10 .
For example, the central portion 21 of the heat sink 20 is 77 mm×67 mm in plan view, the outer diameter of the peripheral wall portion 23 is 100 mm×80 mm in plan view, and the insulation circuit board 10 is 75 mm×65 mm in plan view. .

また、ヒートシンク20は、中央部21の厚み寸法(収容凹部22の底面部分の厚み寸法)が周壁部23の厚み寸法よりも薄く形成されている。本実施形態においては、ヒートシンク20がA6063系アルミニウム合金からなる総厚2.1mm~6.8mmの板材により形成され、周壁部23の厚み寸法が2.1mm~6.8mm、収容凹部22の底面部分の厚み寸法が0.5mm~1.5mmに設定されている。このヒートシンク20の中央部21の下面21bには、複数のピン状フィン25が立設され、このピン状フィン25の先端位置は水平面上に揃えられ、下面21bの表面からほぼ等しい立設高さとなるように形成されている。 Also, the heat sink 20 is formed so that the thickness dimension of the central portion 21 (the thickness dimension of the bottom portion of the accommodation recess 22 ) is thinner than the thickness dimension of the peripheral wall portion 23 . In this embodiment, the heat sink 20 is formed of a plate material made of an A6063 series aluminum alloy and has a total thickness of 2.1 mm to 6.8 mm, the peripheral wall portion 23 has a thickness of 2.1 mm to 6.8 mm, and the bottom surface of the housing recess 22 is 2.1 mm to 6.8 mm. The thickness dimension of the portion is set to 0.5 mm to 1.5 mm. A plurality of pin-shaped fins 25 are erected on the lower surface 21b of the central portion 21 of the heat sink 20. The tip positions of the pin-shaped fins 25 are aligned on the horizontal plane, and the standing height from the surface of the lower surface 21b is substantially equal. It is formed to be

さらに、ヒートシンク20の収容凹部22の周壁部23の内側側面230にろう溜まり凹部231が形成されている。ろう溜まり凹部231は、図1及び2に示すように、内側側面230におけるセラミックス基板11よりも下側(セラミックス基板11よりも収容凹部22の底面側)に位置している。 Furthermore, a brazing reservoir recess 231 is formed in the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 of the housing recess 22 of the heat sink 20 . As shown in FIGS. 1 and 2, the brazing reservoir recess 231 is positioned below the ceramic substrate 11 on the inner side surface 230 (on the bottom surface side of the accommodation recess 22 relative to the ceramic substrate 11).

また、ろう溜まり凹部231は、図5に示すように、周壁部23の内側側面230の全周にわたって形成される溝部により構成されている。また、ろう溜まり凹部231の縦幅w1は、絶縁回路基板10とヒートシンク20とを接合する際に用いられるろう材箔14(図3参照)の厚さよりも大きく形成され、例えば、その厚さは0.05mm~0.5mmに設定されている。このろう溜まり凹部231の縦幅w1がろう材箔14の厚さより小さいと、余剰なろう材を保持できなくなる可能性がある。
また、ろう溜まり凹部231は、ヒートシンク20に絶縁回路基板10をろう付けする際に生じた余剰な溶融ろうを溜めおく必要があるため、その深さh1は、例えば、0.05mm~10mmに設定されている。
Further, as shown in FIG. 5, the brazing reservoir recess 231 is formed by a groove formed over the entire circumference of the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 . Further, the vertical width w1 of the brazing reservoir recess 231 is formed larger than the thickness of the brazing material foil 14 (see FIG. 3) used when joining the insulated circuit board 10 and the heat sink 20. For example, the thickness is It is set to 0.05 mm to 0.5 mm. If the vertical width w1 of the brazing pool recess 231 is smaller than the thickness of the brazing filler metal foil 14, there is a possibility that the surplus brazing filler metal cannot be held.
In addition, since the brazing reservoir recess 231 needs to store surplus molten solder generated when brazing the insulating circuit board 10 to the heat sink 20, its depth h1 is set to, for example, 0.05 mm to 10 mm. It is

例えば、図3に示すろう材箔14の平面視における縦寸法がXmm、横寸法がYmmに形成され、絶縁回路基板10とヒートシンク20との接合に最低必要なろう材箔14の厚さが0.01mmであると推定される場合、上記接合に必要なろう材箔14の体積は、0.01・X・Ymmとなる。この場合において、ろう材箔14の厚さが0.03mmである場合、余剰となるろう材の体積は0.02・X・Ymmとなる。このため、ろう溜まり凹部231の体積は、0.02・X・Ymm以上であることが好ましい。
この場合、接合に必要なろう材箔の厚さより大きい厚さである0.03mmの厚さのろう材箔14を用いるのは、最低必要な厚さである0.01mmであるとした場合、絶縁回路基板10とヒートシンク20との位置ずれ等により、これらの接合が安定せず、接合率が低下するおそれがあるためである。
ろう溜まり凹部231の体積が上記のように設定されているので、このろう溜まり凹部231には、図2に示すように、上記ろう付けの際に周壁部23の内側側面230を這い上がった溶融ろうが確実に流入し、固化する。
For example, the brazing foil 14 shown in FIG. 01 mm, the volume of the brazing foil 14 required for the above joining is 0.01·X·Y mm 3 . In this case, when the thickness of the brazing filler metal foil 14 is 0.03 mm, the volume of the surplus brazing filler metal is 0.02·X·Y mm 3 . Therefore, it is preferable that the volume of the brazing pool recess 231 is 0.02·X·Y mm 3 or more.
In this case, if the brazing foil 14 with a thickness of 0.03 mm, which is larger than the thickness of the brazing foil required for joining, is used, the minimum required thickness of 0.01 mm is used. This is because the bonding between the insulating circuit board 10 and the heat sink 20 may not be stable due to misalignment or the like, and the bonding rate may decrease.
Since the volume of the brazing pool recess 231 is set as described above, as shown in FIG. The wax reliably flows and solidifies.

なお、このようなヒートシンク20の外周縁には、例えば図6に示すように、ケース40等の各種機器への取り付けの際にねじ止めを行うための締結穴26が形成されている。
また、ヒートシンク20に立設されるフィンの形状は特に限定されるものではなく、本実施形態のようなピン状フィン25の他、ひし形フィンや帯板状のフィン等を形成することもできる。
In addition, as shown in FIG. 6, for example, fastening holes 26 are formed in the outer peripheral edge of the heat sink 20 for screwing when attaching the heat sink 20 to various devices such as a case 40 .
Further, the shape of the fins erected on the heat sink 20 is not particularly limited, and in addition to the pin-shaped fins 25 as in the present embodiment, diamond-shaped fins, strip-shaped fins, or the like can be formed.

なお、パワーモジュール100を構成する電子部品30は、必ずしも限定されるものではないが、回路層12の表面に形成されたNiめっき(不図示)上に、Sn-Ag-Cu系、Zn-Al系、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Sb系もしくはPb-Sn系等のはんだ材を用いて接合される。また、電子部品30と回路層12の端子部との間は、アルミニウムからなるボンディングワイヤ(不図示)により接続される。 The electronic component 30 that constitutes the power module 100 is not necessarily limited, but is formed on the Ni plating (not shown) formed on the surface of the circuit layer 12. It is joined using a solder material such as a system, Sn--Ag system, Sn--Cu system, Sn--Sb system, or Pb--Sn system. Further, the electronic component 30 and the terminal portion of the circuit layer 12 are connected by a bonding wire (not shown) made of aluminum.

[ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法]
次に、本実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板1の製造方法について説明する。
その製造方法は、セラミックス基板11に回路層12及び金属層13を接合して絶縁回路基板10を形成する絶縁回路基板形成工程と、絶縁回路基板10にヒートシンク20を接合するヒートシンク接合工程とからなる。以下、この工程順に説明する。
[Manufacturing method of insulated circuit board with heat sink]
Next, a method for manufacturing the insulating circuit board 1 with a heat sink according to this embodiment will be described.
The manufacturing method includes an insulating circuit board forming step of joining a circuit layer 12 and a metal layer 13 to a ceramic substrate 11 to form an insulating circuit board 10, and a heat sink joining step of joining a heat sink 20 to the insulating circuit board 10. . The order of steps will be described below.

(絶縁回路基板形成工程)
第1回路層121、セラミックス基板11、金属層13を、それぞれAl-Si系、Al-Ge系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Mn系、又はAl-Si-Mg系ろう材箔を介して積層し、その積層体を積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板11の一方の面11aに第1回路層121、他方の面11bに金属層13が接合される。
このときの接合条件は、必ずしも限定されるものではないが、真空雰囲気中で、積層方向の加圧力が0.3MPa~1.5MPaで、630℃以上655℃以下の加熱温度に20分以上120分以下保持するのが好適である。
(Insulated circuit board forming process)
The first circuit layer 121, the ceramic substrate 11, and the metal layer 13 are respectively made of Al--Si-based, Al--Ge-based, Al--Cu-based, Al--Mg-based, Al--Mn-based, or Al--Si--Mg-based brazing filler metals. By laminating the laminate via foil, heating the laminate while pressurizing it in the laminating direction, and then cooling it, the first circuit layer 121 is formed on one surface 11a of the ceramic substrate 11, and the metal layer is formed on the other surface 11b. 13 are joined.
The bonding conditions at this time are not necessarily limited. A minute or less is preferred.

そして、第1回路層121上にアルミニウム系ろう材箔を介して積層し、その積層体を積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、第1回路層121と第2回路層122とを強固に接合する。このろう材箔は、例えば、Al-Si系やAl-Si-Mg系ろう材箔を用いることもできるが、好適には、A3003等のアルミニウム合金の両面にAl-Si-Mg系ろう材(一例として、Al-10.5質量%Si-1.5質量%Mg)が形成されたアルミニウム合金クラッド材を用いるとよい。このような、クラッド材を用いると、比較的固相線温度の低いアルミニウム合金からなる第2回路層122を比較的低温で接合することができる。この積層方向の加圧力は、0.1MPa~0.5MPaで、590℃以上615℃以下の加熱温度に3分以上20分以下保持するのが好適である。
これにより、セラミックス基板11の一方の面に回路層12(第1回路層121及び第2回路層122)が形成され、他方の面に金属層13が形成された絶縁回路基板10が形成される。
Then, the first circuit layer 121 and the second circuit are laminated on the first circuit layer 121 via an aluminum-based brazing filler metal foil, heated while being pressed in the lamination direction, and then cooled. It strongly bonds with the layer 122 . Al-Si-based or Al-Si-Mg-based brazing filler metal foils, for example, can be used as this brazing filler metal foil. Preferably, Al-Si-Mg-based brazing filler metal ( As an example, it is preferable to use an aluminum alloy clad material in which Al-10.5 mass % Si-1.5 mass % Mg) is formed. By using such a clad material, the second circuit layer 122 made of an aluminum alloy having a relatively low solidus temperature can be joined at a relatively low temperature. The pressure in the stacking direction is preferably 0.1 MPa to 0.5 MPa, and the heating temperature is maintained at 590° C. or higher and 615° C. or lower for 3 minutes or longer and 20 minutes or shorter.
As a result, the circuit layer 12 (the first circuit layer 121 and the second circuit layer 122) is formed on one surface of the ceramic substrate 11, and the insulating circuit board 10 having the metal layer 13 formed on the other surface is formed. .

(ヒートシンク接合工程)
そして、図3に示すように、絶縁回路基板10の金属層13の下面と、ヒートシンク20の収容凹部22の底面(中央部21)との間にアルミニウム系ろう材箔14を介在させ、積層方向に加圧した状態で加熱することにより、金属層13とヒートシンク20とを接合する。なお、アルミニウム系ろう材箔14としては、例えば、Al-Si系やAl-Si-Mg系ろう材箔を用いることもできるが、ヒートシンクが比較的の固相線温度が低いアルミニウム合金から構成されることから、A3003等のアルミニウム合金の両面にAl-Si-Mg系ろう材が形成されたアルミニウム合金クラッド材を用いることが好適である。
これにより、絶縁回路基板10にヒートシンク20が接合され、図4に示すヒートシンク付き絶縁回路基板1が形成される。
なお、この積層方向の加圧力は、0.1MPa~0.5MPaで、590℃以上615℃以下の加熱温度に3分以上20分以下保持するのが好適である。
(Heat-sink bonding process)
Then, as shown in FIG. 3, an aluminum-based brazing filler metal foil 14 is interposed between the lower surface of the metal layer 13 of the insulated circuit board 10 and the bottom surface (central portion 21) of the housing recess 22 of the heat sink 20, and The metal layer 13 and the heat sink 20 are joined by heating while being pressurized to . As the aluminum-based brazing filler metal foil 14, for example, an Al-Si-based or Al-Si-Mg-based brazing foil can be used. Therefore, it is preferable to use an aluminum alloy clad material in which Al--Si--Mg brazing filler metal is formed on both sides of an aluminum alloy such as A3003.
Thereby, the heat sink 20 is joined to the insulating circuit board 10, and the insulating circuit board 1 with the heat sink shown in FIG. 4 is formed.
The pressure in the stacking direction is preferably 0.1 MPa to 0.5 MPa, and the heating temperature is maintained at 590° C. or higher and 615° C. or lower for 3 minutes or longer and 20 minutes or shorter.

なお、第1回路層121と第2回路層122との接合と、ヒートシンク接合工程は同時に行うことが可能である。この場合、同じアルミニウム系ろう材箔14を用いることが好ましい。すなわち、第1回路層121とセラミックス基板11と金属層13の接合体に対し、第1回路層121上にアルミニウム系ろう材箔14を介して第2回路層122を積層するとともに、ヒートシンク20上にアルミニウム系ろう材箔14を介して金属層13が接触するように積層し、この積層体を積層方向に加圧しながら加熱して、第1回路層121と第2回路層122とを接合するとともに、ヒートシンク20と金属層13とを接合してヒートシンク付き絶縁回路基板1を製造することができる。なお、この積層方向の加圧力は、0.1MPa~0.5MPaで、590℃以上615℃以下の加熱温度に3分以上20分以下保持するのが好適である。 Note that the bonding of the first circuit layer 121 and the second circuit layer 122 and the heat sink bonding process can be performed at the same time. In this case, it is preferable to use the same aluminum-based brazing filler metal foil 14 . That is, the second circuit layer 122 is laminated on the first circuit layer 121 via the aluminum-based brazing filler metal foil 14 for the joined body of the first circuit layer 121, the ceramic substrate 11, and the metal layer 13, and The first circuit layer 121 and the second circuit layer 122 are joined by heating while applying pressure to the laminate in the lamination direction. At the same time, the heat sink 20 and the metal layer 13 can be joined to manufacture the insulated circuit board 1 with the heat sink. The pressure in the stacking direction is preferably 0.1 MPa to 0.5 MPa, and the heating temperature is maintained at 590° C. or higher and 615° C. or lower for 3 minutes or longer and 20 minutes or shorter.

そして、上記製造方法により製造されたヒートシンク付き絶縁回路基板1の回路層12の表面に半導体チップ等の電子部品30が搭載され、その上に樹脂材60がモールドされることにより、パワーモジュール100が製造される。 Then, an electronic component 30 such as a semiconductor chip is mounted on the surface of the circuit layer 12 of the insulating circuit board 1 with a heat sink manufactured by the manufacturing method described above, and a resin material 60 is molded thereon, whereby the power module 100 is formed. manufactured.

ここで、ヒートシンク接合工程において、アルミニウム系ろう材箔14を用いて絶縁回路基板10をヒートシンク20に接合すると、余剰な溶融ろうがヒートシンク20における収容凹部22の底面から周壁部23の内側側面230を這い上がる。特に、アルミニウム系ろう材箔にMgを含む場合や、上述した、A3003等のアルミ合金の両面にAl-Si-Mg系ろう材が形成されたアルミニウム合金クラッド材を用いた場合には、ろう材が溶融しやすいため、このような這い上がりが顕著に生じる。
周壁部23の内側側面230において、このような残存ろう14aが固定された領域は、残存ろうが固定されていない領域に比べて樹脂密着性が低いため、収容凹部22内に樹脂材60を注入してモールドした場合、樹脂材60と周壁部23との密着性が低下する。特に、アルミニウム系ろう材箔14がMgを多く含んでいると、残存ろう14aの表面にMgが拡散し、酸化被膜がMgOを含む多孔質な被膜となるため、収容凹部22内に樹脂材60を注入してモールドした場合、樹脂材60と周壁部23との密着性がより低下する。
Here, in the heat sink bonding step, when the insulating circuit board 10 is bonded to the heat sink 20 using the aluminum-based brazing filler metal foil 14 , surplus molten solder flows from the bottom surface of the accommodation recess 22 in the heat sink 20 to the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 . crawl up. In particular, when the aluminum-based brazing filler metal foil contains Mg, or when the above-mentioned aluminum alloy clad material such as A3003, in which Al-Si-Mg-based brazing filler metal is formed on both sides, is used, the brazing filler metal is likely to melt, such creeping up occurs remarkably.
In the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23, the resin material 60 is injected into the housing recess 22 because the area to which the remaining solder 14a is fixed has lower resin adhesion than the area to which the remaining solder 14a is not fixed. If they are molded together, the adhesion between the resin material 60 and the peripheral wall portion 23 is lowered. In particular, when the aluminum-based brazing filler metal foil 14 contains a large amount of Mg, the Mg diffuses on the surface of the remaining brazing filler metal 14a, and the oxide film becomes a porous film containing MgO. is injected and molded, the adhesion between the resin material 60 and the peripheral wall portion 23 is further reduced.

本実施形態では、内側側面230にろう溜まり凹部231が形成されているので、図2に示すように、ヒートシンク20における収容凹部22の底面と絶縁回路基板10の金属層13とを上記ろう材箔14を用いて接合する際に生じる余剰な溶融ろうは、ろう溜まり凹部231に溜まる。そして、積層体の加熱が終了して、これが冷却されると、溶融ろうが固化して残存ろう14aとなり、この残存ろう14aが内側側面230のセラミックス基板11よりも下側の一部及びろう溜まり凹部231内に固定される。 In this embodiment, since the brazing reservoir recess 231 is formed on the inner side surface 230, as shown in FIG. Excess molten brazing material generated during joining using 14 accumulates in the brazing reservoir recess 231 . Then, when the heating of the laminate is completed and it is cooled, the molten solder solidifies to become residual solder 14a. It is fixed within the recess 231 .

この点、周壁部23の内側側面230において、ろう溜まり凹部231がセラミックス基板11よりも収容凹部22の底面とは反対側(セラミックス基板11より上側)に形成されていると、周壁部23における溶融ろうが這い上がる領域が広くなるため、樹脂密着性が低下する。
また、本実施形態では、セラミックス基板11の周縁部は、回路層12や金属層13の周縁部より外方に張り出して形成されている。このため、収容凹部22が樹脂材60によりモールドされた場合、セラミックス基板11の周縁部は、冷熱サイクル時において樹脂材60への応力が最も高くなる。また、周壁部23における残存ろう14aが固定された領域は、残存ろう14aが固定されていない領域に比べて樹脂密着性が低いことから、ろう溜まり凹部231を周壁部23の内側側面230におけるセラミックス基板11の周縁部と対向する位置に形成すると、樹脂密着性が低い部分と応力が最もかかる部分とが近接することとなるので、モールドされた樹脂材60が剥がれやすくなる。
このため、本実施形態では、周壁部23の内側側面230におけるセラミックス基板11よりも下側にろう溜まり凹部231を形成している。
In this regard, if the brazing reservoir recess 231 is formed on the inner side surface 230 of the peripheral wall 23 on the opposite side of the ceramic substrate 11 to the bottom surface of the accommodation recess 22 (above the ceramic substrate 11), the melting of the peripheral wall 23 will occur. Since the region where the solder creeps up becomes wider, the resin adhesion is lowered.
In addition, in this embodiment, the peripheral edge of the ceramic substrate 11 is formed to protrude outward from the peripheral edge of the circuit layer 12 and the metal layer 13 . Therefore, when the accommodation recess 22 is molded with the resin material 60, the stress on the resin material 60 is the highest at the peripheral edge of the ceramics substrate 11 during the cooling/heating cycle. In addition, since the region of the peripheral wall portion 23 to which the remaining brazing filler metal 14 a is fixed has lower resin adhesion than the region to which the remaining brazing filler metal 14 a is not fixed, the solder reservoir recess 231 is formed by the ceramics on the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 . If it is formed at a position facing the peripheral portion of the substrate 11, the portion with low resin adhesion and the portion where the stress is most applied are close to each other, so that the molded resin material 60 is easily peeled off.
For this reason, in this embodiment, a brazing reservoir recess 231 is formed below the ceramic substrate 11 in the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 .

本実施形態のヒートシンク付き絶縁回路基板1では、周壁部23の内側側面230におけるセラミックス基板11よりも収容凹部22の底面側に位置するろう溜まり凹部231に溶融ろうが溜まることから、周壁部23の内側側面230における溶融ろうが這い上がる領域を小さくできる。このため、残存ろう14aに樹脂密着性を低下させるマグネシウムが含まれている場合でも、収容凹部22が樹脂材60によりモールドされた場合の樹脂密着性を向上できる。また、セラミックス基板11の周縁部と同じ高さにろう溜まり凹部231が形成されないことから、セラミックス基板11の樹脂材60への応力が最も高くなる部位とは離れた位置に残存ろう14aが固定されるので、収容凹部22から樹脂材がはがれることを抑制できる。さらに、ろう溜まり凹部231が周壁部23の内側側面230の全周にわたって形成されているので、余剰な溶融ろうを、ろう溜まり凹部231に確実に溜めることができる。
また、ヒートシンク付き絶縁回路基板1を用いたパワーモジュール100は、周壁部23の内側側面230における残存ろう14aが固定される領域を小さくすることで、周壁部23の内側側面230と樹脂との密着性を高めることができ、信頼性の高いパワーモジュールを提供できる。
なお、周壁部23の内側側面230にろう溜まり凹部231が形成されているので、周壁部23の上面24に溶融ろうが這い上がることがないため、その外観も合わせて向上できる。
In the insulated circuit board 1 with a heat sink of the present embodiment, the molten solder accumulates in the brazing reservoir recess 231 located closer to the bottom surface of the accommodating recess 22 than the ceramic substrate 11 on the inner side surface 230 of the peripheral wall 23 . The area on the inner side surface 230 where the molten solder creeps up can be made smaller. Therefore, even if the remaining brazing filler metal 14 a contains magnesium, which reduces the resin adhesion, the resin adhesion can be improved when the housing recess 22 is molded with the resin material 60 . In addition, since the solder reservoir recess 231 is not formed at the same height as the peripheral portion of the ceramic substrate 11, the residual solder 14a is fixed at a position away from the portion of the ceramic substrate 11 where the stress on the resin material 60 is the highest. Therefore, it is possible to suppress peeling of the resin material from the accommodation recess 22 . Furthermore, since the brazing filler metal pooling recess 231 is formed along the entire circumference of the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 , surplus molten solder can be reliably stored in the brazing filler metal pooling recess 231 .
Further, in the power module 100 using the insulated circuit board 1 with a heat sink, the area where the remaining solder 14a is fixed on the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 is reduced, so that the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 and the resin are in close contact with each other. Therefore, it is possible to provide a highly reliable power module.
In addition, since the solder reservoir recess 231 is formed on the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23, the melted solder does not crawl up to the upper surface 24 of the peripheral wall portion 23, so that the external appearance can also be improved.

[第2実施形態]
図7は、第2実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板1Aを示す断面図である。なお、以下の説明では、第1実施形態と同一又は略同一の構成については、同じ番号を付し、説明を省略又は簡略化して説明する。
本実施形態では、ろう溜まり凹部231Aは、周壁部23の内側側面230における収容凹部22の底面側の端部に形成されている。具体的には、収容凹部22の底面とろう溜まり凹部231Aの底面とが一致している。このため、絶縁回路基板10とヒートシンク20とを接合する際に生じた余剰な溶融ろうは、収容凹部22の底面を伝って、直接ろう溜まり凹部231Aへと流入し、ろう溜まり凹部231A内に溜められることとなる。
[Second embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an insulating circuit board 1A with a heat sink according to the second embodiment. In the following description, the same or substantially the same configurations as those of the first embodiment are assigned the same numbers, and descriptions thereof are omitted or simplified.
In the present embodiment, the solder reservoir recess 231A is formed at the end of the housing recess 22 on the inner side surface 230 of the peripheral wall 23 on the bottom side. Specifically, the bottom surface of the accommodation recess 22 and the bottom surface of the solder pool recess 231A are aligned. Therefore, excess molten solder generated when the insulating circuit board 10 and the heat sink 20 are joined flows along the bottom surface of the housing recess 22 and directly flows into the solder reservoir recess 231A, and is accumulated in the solder reservoir recess 231A. will be

ここで、第1実施形態のように、ろう溜まり凹部231が周壁部23の内側側面230の中間部(セラミックス基板11よりも下側の中間部)に形成されている場合、内側側面230におけるろう溜まり凹部231に達するまでの領域には、残存ろう14aが固定されることとなる。
これに対し、本実施形態では、ろう溜まり凹部231Aが周壁部23の内側側面230における底面側の端部に形成されているので、溶融ろうの内側側面230の這い上がりを確実に抑制できる。また、内側側面230の大部分に残存ろう14aが固定されることがないので、収容凹部22内に樹脂材60をモールドした際における樹脂密着性をさらに向上できる。
Here, when the solder reservoir recess 231 is formed in the intermediate portion of the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 (the intermediate portion below the ceramic substrate 11) as in the first embodiment, the solder in the inner side surface 230 The remaining solder 14a is fixed in the region until reaching the reservoir recess 231. As shown in FIG.
On the other hand, in the present embodiment, the brazing filler metal pooling recess 231A is formed at the bottom-side end portion of the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23, so that it is possible to reliably suppress the molten solder from creeping up the inner side surface 230. Further, since the remaining solder 14a is not fixed to most of the inner side surface 230, the resin adhesion when the resin material 60 is molded inside the housing recess 22 can be further improved.

[第3実施形態]
図8は、第3実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板1Bの一部を拡大して示す断面図であり、図9は、第3実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板1Bの側面を示す側面図である。
本実施形態では、ろう溜まり凹部231Bは、図8に示すように、上記第1実施形態と同様に周壁部23の内側側面230におけるセラミックス基板11よりも収容凹部22の底面側に形成されている。このろう溜まり凹部231Bは、図9に示すように、複数(例えば、20個)の細長い溝部からなり、例えば、1つの溝部の縦幅w1が0.2mm、横寸法w2が5mm、深さ寸法h1が5mmとされる。これら複数の溝部のそれぞれは、所定の間隔をあけて断続的に配置され、隣り合う溝部の間隔w3は、例えば、0.05mm~10mmとされる。また、このろう溜まり凹部231Bを構成する複数の溝部の体積の総和は、絶縁回路基板10とヒートシンク20とを接合する際に生じた余剰な溶融ろうの体積よりも大きく設定されている。
[Third Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an enlarged part of an insulating circuit board 1B with a heatsink according to the third embodiment, and FIG. 9 is a side view showing a side of the insulating circuit board 1B with a heatsink according to the third embodiment. It is a diagram.
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the brazing reservoir recess 231B is formed closer to the bottom surface of the accommodation recess 22 than the ceramic substrate 11 in the inner side surface 230 of the peripheral wall 23, as in the first embodiment. . As shown in FIG. 9, the solder reservoir recess 231B is composed of a plurality of (for example, 20) elongated grooves. h1 is set to 5 mm. Each of these plurality of grooves is intermittently arranged at predetermined intervals, and the interval w3 between adjacent grooves is, for example, 0.05 mm to 10 mm. In addition, the total volume of the plurality of grooves forming the brazing pool recess 231B is set larger than the volume of surplus molten brazing solder generated when the insulated circuit board 10 and the heat sink 20 are joined together.

このため、本実施形態においても絶縁回路基板10とヒートシンク20とを接合する際に生じた余剰な溶融ろうは、収容凹部22の底面及び周壁部23を伝って、ろう溜まり凹部231B(複数の溝部)へと流入し、ろう溜まり凹部231B内に溜められることとなることから、周壁部23の内側側面230における溶融ろうが這い上がる領域を小さくできる。 For this reason, in this embodiment as well, surplus molten solder generated when bonding the insulated circuit board 10 and the heat sink 20 flows along the bottom surface and the peripheral wall portion 23 of the housing recess 22 and flows through the solder reservoir recess 231B (a plurality of grooves). ) and is accumulated in the brazing reservoir recess 231B, the region on the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 where the molten brazing material creeps up can be reduced.

[第4実施形態]
図10は、第4実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板1Cの一部を拡大して示す断面図であり、図11は、第4実施形態に係るヒートシンク付き絶縁回路基板1Cの側面を示す側面図である。
本実施形態では、ろう溜まり凹部232は、図10に示すように、周壁部23の内側側面230におけるセラミックス基板11よりも収容凹部22の底面側に形成されている。このろう溜まり凹部232は、図11に示すように、複数(例えば、32個)の貫通孔からなり、例えば、1つの貫通孔の径w1が0.2mmとされる。これら複数の貫通孔のそれぞれは、所定の間隔をあけて断続的に配置され、隣り合う貫通孔の間隔w4は、例えば、0.05mm~10mmとされる。
なお、本実施形態では、ろう溜まり凹部232が複数の貫通孔により構成されているため、複数の貫通孔の体積の総和は、絶縁回路基板1とヒートシンク20とを接合する際に生じた余剰な溶融ろうの体積よりも大きくする必要はない。
[Fourth Embodiment]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an enlarged part of an insulating circuit board 1C with a heatsink according to the fourth embodiment, and FIG. 11 is a side view showing a side of the insulating circuit board 1C with a heatsink according to the fourth embodiment. It is a diagram.
In this embodiment, as shown in FIG. 10, the brazing reservoir recess 232 is formed closer to the bottom surface of the accommodation recess 22 than the ceramic substrate 11 in the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 . As shown in FIG. 11, the solder reservoir recess 232 is composed of a plurality of (for example, 32) through-holes, and the diameter w1 of one through-hole is set to 0.2 mm, for example. Each of the plurality of through-holes is intermittently arranged at predetermined intervals, and the interval w4 between adjacent through-holes is, for example, 0.05 mm to 10 mm.
In the present embodiment, since the brazing reservoir recess 232 is composed of a plurality of through holes, the sum of the volumes of the plurality of through holes is equal to the surplus generated when the insulated circuit board 1 and the heat sink 20 are joined together. It need not be larger than the volume of molten braze.

このため、本実施形態では、絶縁回路基板10とヒートシンク20とを接合する際に生じた余剰な溶融ろうは、収容凹部22の底面及び周壁部23を伝って、ろう溜まり凹部232(複数の貫通孔)へと流入し、ろう溜まり凹部232内に溜まるか、若しくは、周壁部23の外周面側へと流れ出ることから、周壁部23の内側側面230における溶融ろうが這い上がる領域を小さくできる。 For this reason, in the present embodiment, surplus molten solder generated when bonding the insulated circuit board 10 and the heat sink 20 flows along the bottom surface and the peripheral wall portion 23 of the housing recess 22 and flows through the solder reservoir recess 232 (a plurality of through-holes). ) and accumulates in the brazing reservoir recess 232, or flows out to the outer peripheral surface side of the peripheral wall portion 23, so that the region on the inner side surface 230 of the peripheral wall portion 23 where the molten solder creeps up can be reduced.

その他、細部構成は実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、第2回路層122は、A6063系等のアルミニウム合金が用いられることとしたが、これに限らず、銅又は銅合金を用いてもよい。また、回路層12は、第1回路層121及び第2回路層122を備えることとしたが、これに限らず、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる1層構造であってもよい。
In addition, detailed configurations are not limited to those of the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the second circuit layer 122 is made of an aluminum alloy such as A6063 series. Moreover, although the circuit layer 12 is provided with the first circuit layer 121 and the second circuit layer 122, the circuit layer 12 is not limited to this, and may have a single-layer structure made of pure aluminum or an aluminum alloy.

また、上記実施形態では、金属層13を純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる1層構造であることとしたが、回路層12のように第1金属層及び第2金属層を有する2層構造であってもよい。この場合、第1金属層及び第2金属層を第1回路層121及び第2回路層122と同じ組成としてもよいし、第1金属層を純アルミニウム又はアルミニウム合金により形成し、第2金属層を銅又は銅合金により形成してもよい。 Further, in the above embodiment, the metal layer 13 has a one-layer structure made of pure aluminum or an aluminum alloy. may In this case, the first metal layer and the second metal layer may have the same composition as the first circuit layer 121 and the second circuit layer 122, or the first metal layer may be formed of pure aluminum or an aluminum alloy, and the second metal layer may be made of copper or a copper alloy.

上記第3実施形態及び第4実施形態では、ろう溜まり凹部231B,232は、第1実施形態と同じ位置に形成されていることとしたが、これに限らず、ろう溜まり凹部231B,232の底面と収容凹部22の底面とを一致させるよう形成にしてもよい。 In the third and fourth embodiments, the solder pool recesses 231B and 232 are formed at the same positions as in the first embodiment. and the bottom surface of the housing recess 22 may be formed to coincide with each other.

上記実施形態では、ヒートシンク付き絶縁回路基板1,1A,1B,1Cを用いた電子機器としてパワーモジュール100を例示したが、これに限らず、ヒートシンク付き絶縁回路基板1,1A,1B,1Cは、例えば、LEDモジュール等、その他の電子機器にも適用できる。 In the above-described embodiments, the power module 100 is illustrated as an electronic device using the insulated circuit boards 1, 1A, 1B, 1C with heat sinks. For example, it can also be applied to other electronic devices such as LED modules.

1 1A 1B 1C ヒートシンク付き絶縁回路基板
10 絶縁回路基板
11 セラミックス基板
12 回路層
121 第1回路層
122 第2回路層
13 金属層
14 アルミニウム系ろう材箔
14a 残存ろう
20 ヒートシンク
21 中央部
22 収容凹部
23 周壁部
230 内側側面
231 231A 231B ろう溜まり凹部
232 ろう溜まり凹部
24 上面
25 ピン状フィン
26 締結穴
30 電子部品
40 ケース
41 開口部
42 パッキン収容溝
43 ねじ穴
50 パッキン
60 樹脂材
100 パワーモジュール(電子機器)
1 1A 1B 1C Insulated circuit board with heat sink 10 Insulated circuit board 11 Ceramics board 12 Circuit layer 121 First circuit layer 122 Second circuit layer 13 Metal layer 14 Aluminum-based brazing filler metal foil 14a Remaining brazing filler metal 20 Heat sink 21 Center part 22 Accommodating recess 23 Peripheral wall portion 230 Inner side surface 231 231A 231B Solder pool recess 232 Solder pool recess 24 Upper surface 25 Pin-shaped fin 26 Fastening hole 30 Electronic component 40 Case 41 Opening 42 Packing accommodation groove 43 Screw hole 50 Packing 60 Resin material 100 Power module (electronic device )

Claims (4)

セラミックス基板の一方の面に回路層が形成されているとともに、前記セラミックス基板の他方の面に金属層が形成されてなる絶縁回路基板における前記金属層と、中央部に前記絶縁回路基板の少なくとも一部が収容される収容凹部が形成されたヒートシンクにおける前記収容凹部の底面とがろう付けされたヒートシンク付き絶縁回路基板であって、
前記収容凹部の周壁部の内側側面の少なくとも一部にろう溜まり凹部が形成されており、前記ろう溜まり凹部は、前記セラミックス基板よりも前記収容凹部の底面側に位置していることを特徴とするヒートシンク付き絶縁回路基板。
An insulated circuit board comprising a circuit layer formed on one side of a ceramic substrate and a metal layer formed on the other side of the ceramics substrate, and at least one of the metal layer and the insulated circuit board in the center. An insulated circuit board with a heat sink in which a bottom surface of the housing recess in a heat sink formed with a housing recess for housing a part is brazed,
A solder reservoir recess is formed in at least a part of an inner side surface of a peripheral wall portion of the accommodation recess, and the solder reservoir recess is positioned closer to the bottom surface of the accommodation recess than the ceramic substrate. Insulated circuit board with heatsink.
前記ろう溜まり凹部の底面は、前記収容凹部の底面と一致していることを特徴とする請求項1に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板。 2. The insulated circuit board with a heat sink according to claim 1, wherein the bottom surface of said solder reservoir recess matches the bottom surface of said accommodation recess. 前記ろう溜まり凹部は、前記周壁部の内側側面の全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板。 3. The insulated circuit board with a heat sink according to claim 1, wherein the solder reservoir recess is formed along the entire circumference of the inner side surface of the peripheral wall. 請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートシンク付き絶縁回路基板と、
前記絶縁回路基板の前記回路層上に設けられる電子部品と、
前記電子部品上及び前記収容凹部内にモールドされた樹脂材と、を備えることを特徴とする電子機器。
an insulating circuit board with a heat sink according to any one of claims 1 to 3;
an electronic component provided on the circuit layer of the insulated circuit board;
and a resin material molded on the electronic component and in the housing recess.
JP2019224419A 2019-12-12 2019-12-12 Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment Active JP7338440B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019224419A JP7338440B2 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019224419A JP7338440B2 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021093483A JP2021093483A (en) 2021-06-17
JP7338440B2 true JP7338440B2 (en) 2023-09-05

Family

ID=76312720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019224419A Active JP7338440B2 (en) 2019-12-12 2019-12-12 Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7338440B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173496A (en) 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Package for solid state imaging device, and solid state imaging apparatus
JP2016181549A (en) 2015-03-23 2016-10-13 三菱マテリアル株式会社 Power module board with heat sink
JP2018182175A (en) 2017-04-19 2018-11-15 株式会社ケーヒン Power semiconductor module
JP2019140198A (en) 2018-02-08 2019-08-22 株式会社Uacj Heat sink with circuit board
JP2020145361A (en) 2019-03-08 2020-09-10 三菱マテリアル株式会社 Insulated circuit substrate with heat sink and power module

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59132633A (en) * 1983-01-20 1984-07-30 Matsushita Electronics Corp Semiconductor device
JP3387221B2 (en) * 1993-06-25 2003-03-17 住友電気工業株式会社 High thermal conductive ceramic package for semiconductor
JP5894047B2 (en) * 2012-06-26 2016-03-23 京セラ株式会社 Electronic component storage package

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007173496A (en) 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Package for solid state imaging device, and solid state imaging apparatus
JP2016181549A (en) 2015-03-23 2016-10-13 三菱マテリアル株式会社 Power module board with heat sink
JP2018182175A (en) 2017-04-19 2018-11-15 株式会社ケーヒン Power semiconductor module
JP2019140198A (en) 2018-02-08 2019-08-22 株式会社Uacj Heat sink with circuit board
JP2020145361A (en) 2019-03-08 2020-09-10 三菱マテリアル株式会社 Insulated circuit substrate with heat sink and power module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021093483A (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11605609B2 (en) Ultra-thin embedded semiconductor device package and method of manufacturing thereof
JP4438489B2 (en) Semiconductor device
KR101188150B1 (en) Cooling device
JP2002203942A (en) Power semiconductor module
JP2010129868A (en) Semiconductor module for power and method of manufacturing the same
JP2006134990A (en) Semiconductor apparatus
KR102387210B1 (en) Board and power module for power module with heat sink
JP5383717B2 (en) Semiconductor device
JP2005123233A (en) Cooling structure of semiconductor device
KR20110011492A (en) Diffusion bonding circuit submount directly to vapor chamber
JP2019129208A5 (en)
JP2005183951A (en) Heat dissipation type stacked package and module mounted with the same
JP2006100640A (en) Ceramic circuit board and power semiconductor module using same
JP5126201B2 (en) Semiconductor module and manufacturing method thereof
JP7485129B2 (en) Insulated circuit board with heat sink and power module
JP2008277654A (en) Substrate for power module with heat sink, and power module
JP4766087B2 (en) Electronic equipment
JP7338440B2 (en) Insulated circuit board with heat sink and electronic equipment
JP2012009609A (en) Multi-layer circuit board
JP2012094679A (en) Substrate manufacturing method
JP2011096830A (en) Semiconductor device
KR100923784B1 (en) Metal base circuit board superior in heat dissipation property and method of manufacturing the same
JP5659935B2 (en) Semiconductor device
JP6565735B2 (en) Power module substrate, power module, and method of manufacturing power module substrate
JP2014072314A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230718

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: 20230725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7338440

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150