JP6201297B2 - Power module substrate with copper plate and method for manufacturing power module substrate with copper plate - Google Patents
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Description
この発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられる銅板付きパワーモジュール用基板及び銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a power module substrate with a copper plate used in a semiconductor device that controls a large current and a high voltage, and a method for manufacturing a power module substrate with a copper plate.
半導体素子の中でも電力供給のためのパワーモジュールは、発熱量が比較的高いため、これを搭載する基板としては、例えば、AlN(窒化アルミ)、Al2O3(アルミナ)、Si3N4(窒化ケイ素)などからなる絶縁基板の一方の面側に第一の金属板が接合されてなる回路層と、絶縁基板の他方の面側に第二の金属板が接合されてなる金属層と、を備えたパワーモジュール用基板が用いられる。
このようなパワーモジュール基板では、回路層の上に、はんだ材を介してパワー素子の半導体素子が搭載される。
そして、金属層の他方の面側に、パワーモジュール用基板を冷却するためのヒートシンクが接合される。
Among semiconductor elements, a power module for supplying power has a relatively high calorific value, and for example, AlN (aluminum nitride), Al 2 O 3 (alumina), Si 3 N 4 ( A circuit layer formed by bonding a first metal plate to one surface side of an insulating substrate made of silicon nitride), and a metal layer formed by bonding a second metal plate to the other surface side of the insulating substrate; The board for power modules provided with is used.
In such a power module substrate, a semiconductor element of a power element is mounted on a circuit layer via a solder material.
And the heat sink for cooling the board | substrate for power modules is joined to the other surface side of a metal layer.
例えば、特許文献1には、回路層を構成する第一の金属板を銅板とし、金属層を構成する第二の金属板をアルミニウム板としたパワーモジュール用基板が提案されている。
この構成のパワーモジュール用基板においては、回路層が銅板で構成されているので、回路層の上に搭載された電気部品等の発熱体からの熱を十分に拡げて放散させることが可能となる。また、金属層がアルミニウム板で構成されているので、ヒートシンクと絶縁基板との熱膨張係数の差に起因する熱歪みを、金属層において十分に緩和することができ、絶縁基板の割れを抑制することが可能となる。
For example, Patent Document 1 proposes a power module substrate in which a first metal plate constituting a circuit layer is a copper plate and a second metal plate constituting the metal layer is an aluminum plate.
In the power module substrate having this configuration, since the circuit layer is made of a copper plate, it is possible to sufficiently spread and dissipate heat from a heating element such as an electrical component mounted on the circuit layer. . In addition, since the metal layer is made of an aluminum plate, thermal strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the heat sink and the insulating substrate can be sufficiently relaxed in the metal layer, and cracking of the insulating substrate is suppressed. It becomes possible.
ところで、特許文献1に記載されたパワーモジュール用基板においては、絶縁基板の一方の面に銅板を接合し、絶縁基板の他方の面にアルミニウム板を接合することになる。ここで、銅板と絶縁基板を接合する際の接合温度は、アルミニウム板と絶縁基板を接合する際の接合温度よりも高温であることから、まず、銅板と絶縁基板を接合した後、アルミニウム板と絶縁基板を接合することになる。 By the way, in the board | substrate for power modules described in patent document 1, a copper plate is joined to one surface of an insulated substrate, and an aluminum plate is joined to the other surface of an insulated substrate. Here, since the bonding temperature when bonding the copper plate and the insulating substrate is higher than the bonding temperature when bonding the aluminum plate and the insulating substrate, first, after bonding the copper plate and the insulating substrate, The insulating substrate is bonded.
ここで、絶縁基板の一方の面に銅板を接合した場合、銅板と絶縁基板との熱膨張係数が大きく異なることから、接合後に大きく反りが生じることになる。この状態で、絶縁基板の他方の面側にアルミニウム板を接合しようとしても、アルミニウム板と絶縁基板とが密着せず、接合を良好に行うことができないおそれがあった。
また、加圧することによって反りを矯正してアルミニウム板を接合した場合であっても、絶縁基板の一方の面と他方の面とで異なる金属が接合されることから、やはり反りが生じることになる。特に、アルミニウム板の板厚が銅板の板厚に比べて厚い場合には、反りの発生が顕著となる。
このようにパワーモジュール用基板に反りが生じた場合には、回路層上に半導体素子を接合する際、あるいは、金属層側にヒートシンクを接合する際に、接合界面に隙間が生じて、接合を良好に行うことができないおそれがあった。
Here, when a copper plate is bonded to one surface of the insulating substrate, the thermal expansion coefficients of the copper plate and the insulating substrate are greatly different, so that a large warp occurs after bonding. In this state, even if an aluminum plate is to be bonded to the other surface side of the insulating substrate, the aluminum plate and the insulating substrate are not in close contact with each other, and there is a possibility that the bonding cannot be performed satisfactorily.
Further, even when the aluminum plate is bonded by correcting the warp by applying pressure, the warp still occurs because different metals are bonded on one surface and the other surface of the insulating substrate. . In particular, when the aluminum plate is thicker than the copper plate, warping becomes significant.
When the power module substrate is warped in this way, a gap is generated at the bonding interface when the semiconductor element is bonded on the circuit layer or when the heat sink is bonded to the metal layer side. There was a possibility that it could not be performed well.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成した場合であっても、反りの発生を抑制することが可能な銅板付きパワーモジュール用基板及び銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and suppresses the occurrence of warping even when the circuit layer is made of copper or a copper alloy and the metal layer is made of aluminum or an aluminum alloy. An object of the present invention is to provide a power module substrate with a copper plate and a method for manufacturing a power module substrate with a copper plate.
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の銅板付きパワーモジュール用基板は、セラミックス基板と、該セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された金属層と、を備え、前記金属層は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が前記セラミックス基板の他方の面に接合されて構成されており、前記回路層は、銅又は銅合金からなる銅板が前記セラミックス基板の一方の面にろう付けされて構成されており、前記銅板は半導体素子が接合されるダイパッドと、前記ダイパッドから延出するリード部と、前記リード部を連結するガイド枠と、を有しており、前記銅板の前記ダイパッドが前記セラミックス基板の一方の面にろう付けされており、前記回路層の厚さt 1 と前記金属層の厚さt 2 との関係が、t 1 <t 2 とされていることを特徴としている。 Such problem solution to the, in order to achieve the above object, a substrate for the copper plate with a power module of the present invention, a ceramic substrate, a circuit layer formed on one surface of the ceramic substrate, the ceramic substrate A metal layer formed on the other surface of the ceramic substrate , wherein the metal layer is formed by joining an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy to the other surface of the ceramic substrate , and the circuit layer includes: A copper plate made of copper or a copper alloy is brazed to one surface of the ceramic substrate , and the copper plate includes a die pad to which a semiconductor element is bonded, a lead portion extending from the die pad, and the lead portion. has a guide frame for connecting said die pad of the copper plate are brazed on one surface of the ceramic substrate, before Relationship between the thickness t 2 of the thickness t 1 of the circuit layer metal layer, is characterized in that there is a t 1 <t 2.
この構成の銅板付きパワーモジュール用基板においては、銅又は銅合金からなる銅板のダイパッドが前記セラミックス基板の一方の面に接合されることによって回路層が構成されており、銅板のダイパッドがリード部を介してガイド枠と連結していることから、銅板の剛性を確保することにより、反りの発生が抑制されることになる。よって、回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成した場合であっても、反りが発生せず、半導体素子、及び、ヒートシンクを良好に接合することができる。 In the power module substrate with a copper plate of this configuration, a copper layer die pad made of copper or a copper alloy is joined to one surface of the ceramic substrate to form a circuit layer, and the copper plate die pad has a lead portion. Since it is connected to the guide frame via the via, the warpage is suppressed by ensuring the rigidity of the copper plate. Therefore, even when the circuit layer is made of copper or a copper alloy and the metal layer is made of aluminum or an aluminum alloy, warpage does not occur and the semiconductor element and the heat sink can be bonded well.
また、この銅板付きパワーモジュール用基板の金属層側にヒートシンクを接合した場合には、セラミックス基板とヒートシンクとの熱膨張係数の差に起因する熱歪みを、比較的変形抵抗が小さいアルミニウム又アルミニウム合金で構成された金属層が変形することによって緩和することができることから、セラミックス基板の割れを抑制することが可能となる。
また、上述の銅板付きパワーモジュール用基板においては、電子部品が搭載される搭載面を有する回路層が銅又は銅合金で構成されているので、電子部品から発生する熱を十分に拡げることができ、熱の放散を促進することが可能となる。よって、パワーサイクルを負荷した際の耐久性を向上させることができる。
さらに、前記回路層の厚さt 1 と前記金属層の厚さt 2 との関係が、t 1 <t 2 とされており、比較的変形抵抗が大きい銅又は銅合金からなる回路層の厚さt 1 が、比較的変形抵抗が小さいアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層の厚さt 2 よりも薄く形成されているので、銅板付きパワーモジュール用基板における反りの発生をさらに抑制することができる。
In addition, when a heat sink is bonded to the metal layer side of the power module substrate with a copper plate, the thermal strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the heat sink is reduced by aluminum or an aluminum alloy having a relatively small deformation resistance. Since the metal layer comprised of can be relaxed by deformation, cracking of the ceramic substrate can be suppressed.
Moreover, in the above power module substrate with a copper plate, the circuit layer having the mounting surface on which the electronic component is mounted is made of copper or a copper alloy, so that the heat generated from the electronic component can be sufficiently expanded. It becomes possible to promote heat dissipation. Therefore, durability when a power cycle is loaded can be improved.
Further, the relationship between the thickness t 1 of the circuit layer and the thickness t 2 of the metal layer is t 1 <t 2, and the thickness of the circuit layer made of copper or a copper alloy having a relatively large deformation resistance. Since the thickness t 1 is formed thinner than the thickness t 2 of the metal layer made of aluminum or aluminum alloy having a relatively small deformation resistance , the occurrence of warpage in the power module substrate with a copper plate can be further suppressed. .
ここで、前記銅板は、帯状に形成されており、その長手方向に複数のダイパッドを有しており、そのダイパッドに前記セラミックス基板が接合されていることが好ましい。
この場合、銅板が帯状に形成されており、その長手方向に複数のダイパッドを有していることから、ダイパッド上に半導体素子を搭載し、リード部をガイド枠から切断することによって、連続的に半導体装置を製造することが可能となる。
Here, it is preferable that the copper plate is formed in a strip shape, has a plurality of die pads in the longitudinal direction, and the ceramic substrate is bonded to the die pads.
In this case, since the copper plate is formed in a strip shape and has a plurality of die pads in the longitudinal direction, a semiconductor element is mounted on the die pad, and the lead portion is continuously cut from the guide frame. A semiconductor device can be manufactured.
さらに、本発明の銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板と、前記セラミックス基板の一方の面に形成された回路層と、前記セラミックス基板の他方の面に形成された金属層と、を備えたパワーモジュール用基板の製造方法であって、ダイパッドと、前記ダイパッドから延出するリード部と、前記リード部を連結するガイド枠とを有し、銅又は銅合金からなる銅板を準備し、前記セラミックス基板の一方の面に、前記ダイパッドをろう付けし、前記ダイパッドを前記絶縁基板にろう付けした後、前記セラミックス基板の他方の面に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合することを特徴としている。 Furthermore, method of manufacturing a substrate for the copper plate with a power module of the present invention, a ceramic substrate, a circuit layer formed on one surface of the ceramic substrate, a metal layer formed on the other surface of the ceramic substrate, A power module substrate manufacturing method comprising: a die pad; a lead portion extending from the die pad; and a guide frame connecting the lead portion; and a copper plate made of copper or a copper alloy is prepared. The die pad is brazed to one surface of the ceramic substrate, the die pad is brazed to the insulating substrate, and then an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy is bonded to the other surface of the ceramic substrate. It is characterized by.
この構成の銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法においては、ダイパッドと、前記ダイパッドから延出するリード部と、前記リード部を連結するガイド枠とを有する銅板にセラミックス基板を接合することから、銅板の剛性を利用することができ、銅板とセラミックス基板との接合体の反りの発生を抑制することができる。さらに、銅板をセラミックス基板に接合した後、セラミックス基板の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合することから、アルミニウム板とセラミックス基板との接合信頼性を向上させることができる。 In the method of manufacturing a power module substrate with a copper plate having this configuration, the ceramic substrate is bonded to a copper plate having a die pad, a lead portion extending from the die pad, and a guide frame connecting the lead portion. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of warpage of the joined body between the copper plate and the ceramic substrate . Furthermore, after bonding the copper plate to the ceramic substrate, since joining the aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy to the other side of the ceramic substrate, it is possible to improve the reliability of the bonding between the aluminum plate and the ceramic substrate.
本発明によれば、回路層を銅又は銅合金で構成し、金属層をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成した場合であっても、反りの発生を抑制することが可能な銅板付きパワーモジュール用基板及び銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, even if the circuit layer is made of copper or a copper alloy and the metal layer is made of aluminum or an aluminum alloy, the power module substrate with a copper plate capable of suppressing the occurrence of warpage and The manufacturing method of the board | substrate for power modules with a copper plate can be provided.
以下に、本発明の実施形態について添付した図面を参照して説明する。
図1に本発明の実施形態である銅板付きパワーモジュール用基板10、この銅板付きパワーモジュール用基板10を用い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が配設された銅板付きパワーモジュール用基板10と、この銅板付きパワーモジュール用基板10の一方側(図1において上側)の面にはんだ層2を介して接合された半導体素子(電子部品)3と、銅板付きパワーモジュール用基板10の他方側(図1において下側)に配設されたヒートシンク41と、を備えている。また、銅板付きパワーモジュール用基板10及び半導体素子3は、外装樹脂6によって封止されており、後述する銅板30のリード部33が外装樹脂6から外部に向けて突出するように構成されている。
ここで、はんだ層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。なお、本実施形態では、回路層12とはんだ層2との間にNiめっき層(図示なし)が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a
The power module 1 is bonded to a
Here, the
銅板付きパワーモジュール用基板10は、図1及び図2に示すように、セラミックス基板11と、このセラミックス基板11の一方の面(図1及び図2において上面)に配設された回路層12と、セラミックス基板11の他方の面(図1及び図2において下面)に配設された金属層13と、を備えている。
セラミックス基板11は、回路層12と金属層13との間の電気的接続を防止するものである。本実施形態では、絶縁性の高いAlN(窒化アルミ)で構成されている。また、セラミックス基板11の厚さは、0.2〜1.5mmの範囲内に設定されており、本実施形態では、0.635mmに設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
回路層12は、銅又は銅合金からなる銅板30が、セラミックス基板11の一方の面に接合されることにより形成されている。
この銅板30は、半導体素子3が接合されるダイパット32と、このダイパッド32から延出するリード部33と、リード部33を連結するガイド枠31と、を備えている。そして、ダイパット32が、セラミックス基板11の一方の面に接合されて、回路層12を構成することになる。また、この銅板30のリード部33が、外装樹脂6から外部に向けて突出するように配置されることになる。
なお、本実施形態においては、銅板30として、図3に示すように、複数のダイパット32がガイド枠31の延在方向に連結された帯材を用いている。
The
The
In the present embodiment, as the
金属層13は、図5に示すように、セラミックス基板11の他方の面に、アルミニウム板23が接合されることにより形成されている。
本実施形態においては、金属層13となるアルミニウム板23は、純度が99.99質量%以上のアルミニウム(いわゆる4Nアルミニウム)の圧延板とされている。なお、このアルミニウム板23は、0.2%耐力が30N/mm2以下とされている。
As shown in FIG. 5, the
In this embodiment, the
ここで、本実施形態においては、図2に示すように、回路層12(銅板30のダイパット32)の厚さt1が、0.1mm≦t1≦0.6mmの範囲内に設定されて、金属層13(アルミニウム板23)の厚さt2が、0.6mm≦t2≦6mmの範囲内に設定されており、さらに、回路層12の厚さt1と金属層13の厚さt2との関係がt1<t2とされている。なお、回路層12の厚さt1と金属層13の厚さt2との関係が、t2/t1≧2.5とされていることが好ましい。
本実施形態では、回路層12(銅板30のダイパット32)の厚さt1がt1=0.3mm、金属層13(アルミニウム板23)の厚さt2がt2=2.0mmに設定され、t2/t1=6.67とされている
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the thickness t 1 of the circuit layer 12 (the
In the present embodiment, the thickness t 1 of the circuit layer 12 (die
ヒートシンク41は、前述の銅板付きパワーモジュール用基板10からの熱を放散するためのものである。
本実施形態においては、ヒートシンク41は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、具体的にはA6063合金の圧延板とされている。また、ヒートシンク41の厚さは1mm以上10mm以下の範囲内に設定されており、本実施形態では、5mmに設定されている。なお、ヒートシンク41と金属層13とは、Al―Si系のろう材を用いて接合されている。
The
In the present embodiment, the
以下に、前述の構成の銅板付きパワーモジュール用基板10の製造方法について、図4、図5を参照して説明する。
Below, the manufacturing method of the board |
まず、回路層12となる銅板30(ダイパッド32)と、セラミックス基板11とを接合する(回路層形成工程S01)。ここで、セラミックス基板11と回路層12となる銅板30(ダイパッド32)の接合は、いわゆる活性金属ろう付け法にて行った。
本実施形態では、図5に示すように、セラミックス基板11の一方の面側に、回路層12となる銅板30のダイパット32が、活性ろう材24を介して接合される(積層工程S11)。なお、本実施形態においては、Ag−27.4質量%Cu−2.0質量%Tiからなる活性ろう材24を用いた。
First, the copper plate 30 (die pad 32) to be the
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
この状態で、セラミックス基板11、銅板30(ダイパッド32)を積層方向に9.8×104Pa(1kgf/cm2)以上343×104Pa(35kgf/cm2)以下の範囲で加圧した状態で加熱炉内に装入して加熱する(加熱工程S12)。すると、活性ろう材24と銅板30(ダイパッド32)の一部とが溶融し、銅板30(ダイパッド32)とセラミックス基板11との界面に溶融金属領域が形成される。ここで、加熱温度は850℃、加熱時間は10分とされている。
In this state, the
そして、銅板30(ダイパッド32)とセラミックス基板11との界面に形成された溶融金属領域を凝固させることにより、セラミックス基板11と銅板30(ダイパッド32)とを接合する(凝固工程S13)。
これにより、回路層12が形成されることになる。
And the
As a result, the
次に、セラミックス基板11の他方の面側に金属層13となるアルミニウム板23を接合する(金属層形成工程S02)。本実施形態では、図5に示すように、セラミックス基板11の他方の面側に、金属層13となるアルミニウム板23が厚さ5〜50μm(本実施形態では14μm)のろう材箔25を介して積層される(積層工程S21)。なお、本実施形態においては、ろう材箔25は、融点降下元素であるSiを含有したAl−Si系のろう材とされている。
この状態で、セラミックス基板11、アルミニウム板23を積層方向に9.8×104Pa(1kgf/cm2)以上343×104Pa(35kgf/cm2)以下の範囲で加圧した状態で加熱炉内に装入して加熱する(加熱工程S22)。すると、ろう材箔25とアルミニウム板23の一部とが溶融し、アルミニウム板23とセラミックス基板11との界面に溶融金属領域が形成される。ここで、加熱温度は550℃以上650℃以下、加熱時間は30分以上180分以下とされている。
そして、アルミニウム板23とセラミックス基板11との界面に形成された溶融金属領域を凝固させることにより、セラミックス基板11とアルミニウム板23とを接合する(凝固工程S23)。
このような工程により、本実施形態である銅板付きパワーモジュール用基板10が製出される。
Next, an
In this state, the
And the
Through this process, the
以上のような構成とされた本実施形態である銅板付きパワーモジュール用基板10によれば、銅板30のダイパット32がセラミックス基板11に接合されることによって回路層12が形成されているので、銅板30のガイド枠31等によって回路層12の剛性が確保されており、この銅板付きパワーモジュール用基板10の反りを抑制することが可能となる。よって、セラミックス基板11の一方の面に銅又は銅合金からなる銅板30を接合し、セラミックス基板11の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合した場合であっても、銅板付きパワーモジュール用基板10の反りを抑制できるのである。
According to the
このように反りが抑制されていることから、回路層12の上に半導体素子3をはんだ接合した場合であっても、はんだ層2に歪みが負荷されることを抑制でき、接合信頼性を向上させることができる。
また、金属層13とヒートシンク41とを積層配置しても、これらの間に隙間が生じることがなく、金属層13にヒートシンク41を良好に接合することが可能となる。
Since the warpage is suppressed in this way, even when the
Further, even if the
また、この銅板付きパワーモジュール用基板10の金属層13側にヒートシンク41を接合しているので、セラミックス基板11とヒートシンク41との熱膨張係数の差に起因する熱歪みを、比較的変形抵抗が小さいアルミニウム板23からなる金属層13が変形することによって緩和することができることから、ヒートサイクルを負荷した際のセラミックス基板11の割れを抑制することが可能となる。
さらに、本実施形態である銅板付きパワーモジュール用基板10においては、半導体素子3が搭載される搭載面を有する回路層12が銅又は銅合金で構成されているので、半導体素子3から発生する熱を十分に拡げることができ、熱の放散を促進することが可能となる。よって、パワーサイクルを負荷した際の耐久性を向上させることができる。
Further, since the
Furthermore, in the
また、本実施形態においては、銅板30のダイパット32がセラミックス基板11に接合されて回路層12とされるとともに、リード部33が外装樹脂6から外部に向けて突出するように配置して構成されていることから、このリード部33を外部端子として用いることができ、パワーモジュール1等の半導体装置を簡単に構成することが可能となる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施形態では、回路層12の厚さt1と金属層13の厚さt2との関係が、t1<t2とされているので、銅板付きパワーモジュール用基板10における反りの発生を抑制することができる。また、比較的変形抵抗の大きい銅又は銅合金で構成された回路層12によってセラミックス基板11が必要以上に拘束されず、かつ、比較的変形抵抗の小さいアルミニウム板23で構成された金属層13が十分に厚く、銅板付きパワーモジュール用基板10に負荷される応力を緩和することができ、セラミックス基板11の割れを抑制することができる。
本実施形態においては、回路層12の厚さt1と金属層13の厚さt2との関係が、t2/t1≧2.5とされているので、銅板付きパワーモジュール用基板10における反りの発生を確実に抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the relationship between the thickness t 2 of the thickness t 1 and the
In the present embodiment, the relationship between the thickness t 2 of the thickness t 1 and the
また、本実施形態においては、ガイド枠31の長手方向に複数のダイパッド32が連結された帯材を用いているので、この銅板付きパワーモジュール用基板10を効率よく製造することができる。
Moreover, in this embodiment, since the strip | belt material with which the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、銅又は銅合金からなる回路層とセラミックス基板とを、いわゆる活性金属ろう付け法を用いて接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、DBC法等を用いて接合してもよい。
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層とセラミックス基板とをろう材を用いて接合するものとして説明したが、これに限定されることはなく、過渡液相接合法(Transient Liquid Phase Bonding)、鋳造法、金属ペースト法等を用いて接合してもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
For example, the circuit layer made of copper or copper alloy and the ceramic substrate have been described as being bonded using a so-called active metal brazing method, but the present invention is not limited to this, and the bonding is performed using the DBC method or the like. May be.
Although it demonstrated as what joins the metal layer which consists of aluminum or aluminum alloy, and a ceramic substrate using a brazing material, it is not limited to this, Transient liquid phase bonding method (Transient Liquid Phase Bonding), casting method, You may join using a metal paste method etc.
また、絶縁基板として、AlNからなるセラミックス基板を用いたもので説明したが、これに限定されることはなく、Al2O3、Si3N4等の他のセラミックス基板であってもよいし、樹脂等で構成されたものであってもよい。
さらに、外装樹脂、ヒートシンク等の構造についても、本実施形態に限定されることはなく、他の構造のものであってもよい。
Moreover, although the ceramic substrate made of AlN is used as the insulating substrate, the present invention is not limited to this, and other ceramic substrates such as Al 2 O 3 , Si 3 N 4 may be used. It may be composed of a resin or the like.
Furthermore, the structure of the exterior resin, the heat sink, and the like is not limited to the present embodiment, and may have another structure.
10 銅板付きパワーモジュール用基板
11 セラミックス基板(絶縁基板)
12 回路層
13 金属層
30 銅板
23 アルミニウム板
10 Copper Module
12
Claims (3)
前記金属層は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板が前記セラミックス基板の他方の面に接合されて構成されており、
前記回路層は、銅又は銅合金からなる銅板が前記セラミックス基板の一方の面にろう付けされて構成されており、
前記銅板は半導体素子が接合されるダイパッドと、前記ダイパッドから延出するリード部と、前記リード部を連結するガイド枠と、を有しており、前記銅板の前記ダイパッドが前記セラミックス基板の一方の面にろう付けされており、
前記回路層の厚さt 1 と前記金属層の厚さt 2 との関係が、t 1 <t 2 とされていることを特徴とする銅板付きパワーモジュール用基板。 Comprising: a ceramic substrate, a circuit layer formed on one surface of the ceramic substrate, and a second surface which is formed on the metal layer of the ceramic substrate,
The metal layer is configured by joining an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy to the other surface of the ceramic substrate ,
The circuit layer is configured by brazing a copper plate made of copper or a copper alloy to one surface of the ceramic substrate ,
The copper plate includes a die pad to which a semiconductor element is bonded, a lead portion extending from the die pad, and a guide frame for connecting the lead portion, and the die pad of the copper plate is one of the ceramic substrates . Brazed to the surface,
The thickness t 1 and the relationship between the thickness t 2 of the metal layer, t 1 <copper plate with a power module substrate, characterized in that there is a t 2 of the circuit layer.
銅又は銅合金からなり、ダイパッドと、前記ダイパッドから延出するリード部と、前記リード部を連結するガイド枠と、を有する銅板を準備し、
前記セラミックス基板の一方の面に、前記ダイパッドをろう付けし、
前記ダイパッドを前記セラミックス基板にろう付けした後、前記セラミックス基板の他方の面に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板を接合することを特徴とする銅板付きパワーモジュール用基板の製造方法。 A ceramic substrate, wherein a circuit layer formed on one surface of a ceramic substrate, a method of manufacturing a substrate for the copper plate with a power module and a metal layer formed on the other surface of the ceramic substrate,
A copper plate made of copper or a copper alloy, having a die pad, a lead part extending from the die pad, and a guide frame connecting the lead part, is prepared,
Brazing the die pad to one surface of the ceramic substrate ;
After brazing the die pad to the ceramic substrate , an aluminum plate made of aluminum or an aluminum alloy is joined to the other surface of the ceramic substrate .
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