JPH06302721A - Substrate for high-power semiconductor module and manufacture thereof - Google Patents
Substrate for high-power semiconductor module and manufacture thereofInfo
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- JPH06302721A JPH06302721A JP11224093A JP11224093A JPH06302721A JP H06302721 A JPH06302721 A JP H06302721A JP 11224093 A JP11224093 A JP 11224093A JP 11224093 A JP11224093 A JP 11224093A JP H06302721 A JPH06302721 A JP H06302721A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器分野で使用さ
れる高電力半導体モジュール用基板に関し、製造の容易
性、量産性、経済性などに優れている高電力半導体モジ
ュール用基板およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate for a high power semiconductor module used in the field of electronic equipment, and a substrate for a high power semiconductor module which is excellent in easiness of manufacture, mass productivity and economy, and its manufacture. It is about the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、高電力半導体モジュール用基板に
は、搭載する素子の放熱性と耐電圧性に優れていること
が要求されるため、セラミックス板にモリブデンをメタ
ライズし、このモリブデン層にニッケルメッキを施した
基板が用いられている。この基板の場合、半導体素子の
シリコンチップとの熱膨張差を調整するモリブデンスペ
ーサと銅の熱拡散板を必要とし、構造、部品の実装工程
とも複雑であった。それらの問題点を解決する基板とし
て、最近、ダイレクトボンドカッパー基板が開発され、
高電力半導体モジュール用基板として普及しはじめてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a substrate for a high power semiconductor module is required to have excellent heat dissipation and withstand voltage of an element to be mounted. Therefore, molybdenum is metallized on a ceramic plate and nickel is formed on the molybdenum layer. A plated substrate is used. In the case of this substrate, a molybdenum spacer for adjusting a thermal expansion difference between the semiconductor element and the silicon chip and a thermal diffusion plate of copper are required, and the structure and the mounting process of components are complicated. As a substrate to solve those problems, a direct bond copper substrate has been recently developed,
It is becoming popular as a substrate for high-power semiconductor modules.
【0003】このダイレクトボンドカッパー基板とは、
図3に示す如くアルミナなどからなるセラミックス板1
0に銅板11を直接接合した基板である。このダイレク
トボンドカッパー基板の製造は、まず、銅板を所定の形
状に打ち抜き、セラミックス板の両面に配置し、窒素雰
囲気中にて約1065〜1083℃の温度で熱処理する
ことにより製造される。上記製法では、その熱処理時
に、酸素を0. 008〜0. 39重量%にコントロール
することによって銅板面にCu−O共晶液相を生成さ
せ、これがセラミックス板の表面を濡らして、銅板をセ
ラミックス板の表面に接合させるものである。このよう
にして得られたダイレクトボンドカッパー基板は、従来
のセラミックス板にモリブデンをメタライズし、このモ
リブデン層にニッケルメッキを施した基板と比較して、
熱伝導を阻害する層が存在しないため、高い放熱性を有
すると共に、部品の実装時の工程が簡略化できるという
特徴がある。The direct bond copper substrate is
Ceramic plate 1 made of alumina or the like as shown in FIG.
This is a substrate in which a copper plate 11 is directly bonded to 0. This direct bond copper substrate is manufactured by first punching a copper plate into a predetermined shape, arranging it on both sides of a ceramic plate, and heat-treating it in a nitrogen atmosphere at a temperature of about 1065 to 1083 ° C. In the above-mentioned manufacturing method, during the heat treatment, oxygen is controlled to be 0.008 to 0.39% by weight to generate a Cu-O eutectic liquid phase on the copper plate surface, which wets the surface of the ceramic plate to make the copper plate ceramic. It is to be bonded to the surface of the plate. The direct bond copper substrate thus obtained is compared with a conventional ceramic plate in which molybdenum is metallized and the molybdenum layer is nickel-plated.
Since there is no layer that hinders heat conduction, it has high heat dissipation properties and simplifies the process of mounting components.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のダイレクトボン
ドカッパー基板の場合、従来のモリブテンメタライズ法
適用の基板と比較して、基板およびモジュール構造の単
純化に伴い部品の実装工程は簡略化された。しかし、ダ
イレクトボンドカッパー基板の製造工程は複雑であり、
かつ銅板とセラミックス板の接合界面に接合剤の役割を
果たすCu−O共晶液相を生成させるため、酸素量、温
度等を窒素雰囲気下でファインコントロールする必要が
あり製造条件が厳しい。ダイレクトボンドカッパー基板
としては、均質な銅板の接合だけでなく、銅表面が優れ
た導電性、熱伝導性、ハンダ付け性、ワイヤボンディン
グ性など金属銅本来の特性を保持していることが要求さ
れる。In the case of the above-mentioned direct bond copper substrate, the component mounting process is simplified due to the simplification of the substrate and module structure, as compared with the conventional substrate to which the molybdenum metallizing method is applied. However, the manufacturing process of direct bond copper substrate is complicated,
Moreover, in order to generate a Cu-O eutectic liquid phase which plays a role of a bonding agent at the bonding interface between the copper plate and the ceramics plate, it is necessary to finely control the oxygen amount, temperature, etc. in a nitrogen atmosphere, and the manufacturing conditions are severe. As a direct bond copper substrate, it is required that the copper surface retains the original characteristics of metallic copper such as excellent conductivity, thermal conductivity, solderability, and wire bondability, in addition to the uniform bonding of copper plates. It
【0005】即ち、銅板とセラミックス板の接合界面に
は接合剤の役割を果たすCu−O共晶生成物が必要であ
るが、メッキや部品が実装される銅回路板の表面は金属
銅の状態を保持していなければならないものである。こ
のため銅板とセラミックス板の接合においては、理論的
なCu−O共晶生成条件の範囲よりも更に狭い範囲の条
件下で接合させることが要求される。しかも僅かなプロ
セス条件の変動も、銅板の未接合または溶融を発生さ
せ、品質に大きな影響を与えるため生産性に問題があ
る。本発明は、上述の如き問題に鑑み、高電力半導体モ
ジュール用基板で求められる特性を損なうことなく、ダ
イレクトボンドカッパー基板に見られた製造の難しさを
解決する高電力半導体モジュール用基板の構造およびそ
の製造方法を探究した結果、本発明に至ったものであ
る。That is, a Cu--O eutectic product which functions as a bonding agent is required at the bonding interface between the copper plate and the ceramics plate, but the surface of the copper circuit plate on which the plating and components are mounted is in the state of metallic copper. Is something that must be held. Therefore, in joining the copper plate and the ceramics plate, it is required to join under a condition of a range narrower than the theoretical range of Cu—O eutectic formation conditions. Moreover, even slight changes in process conditions cause unbonding or melting of the copper plate, which greatly affects the quality, which is problematic in productivity. In view of the above problems, the present invention is a structure of a substrate for a high power semiconductor module which solves the manufacturing difficulty found in a direct bond copper substrate without impairing the characteristics required for the substrate for a high power semiconductor module, and As a result of exploring the manufacturing method, the present invention has been achieved.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の高電力半
導体モジュール用基板は、図1に示すようにベース金属
板1の少なくとも一方の面に、セラミックス層2、流動
開始温度が200℃以上の耐熱性熱可塑性樹脂層3、セ
ラミックス層4、および回路形成用金属板5が順次積層
形成されていることを特徴とするものである。また、本
発明の高電力半導体モジュール用基板の製造方法は、少
なくとも一方の面に溶射によりセラミックス層2を設け
たベース金属板1と、少なくとも一方の面に溶射により
セラミックス層4を設けた回路形成用金属板5とを、双
方のセラミックス層2、4間に流動開始温度が200℃
以上の耐熱性熱可塑性樹脂製フイルム3を配して積層
し、これを減圧下で熱圧着させて一体化することを特徴
とするものである。That is, as shown in FIG. 1, a high power semiconductor module substrate of the present invention has a ceramic layer 2 and a flow starting temperature of 200 ° C. or more on at least one surface of a base metal plate 1. The heat-resistant thermoplastic resin layer 3, the ceramic layer 4, and the circuit-forming metal plate 5 are sequentially laminated. Further, in the method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module of the present invention, a base metal plate 1 having at least one surface provided with a ceramics layer 2 by thermal spraying, and a circuit formation having at least one surface provided with a ceramics layer 4 by thermal spraying. And the metal plate 5 for use between the ceramic layers 2 and 4 have a flow starting temperature of 200 ° C.
The above-mentioned heat-resistant thermoplastic resin film 3 is arranged and laminated, and the films are thermocompression bonded under reduced pressure to be integrated.
【0007】本発明の高電力半導体モジュール用基板の
製造方法において使用するベース金属板1としては、特
に限定されるものでなく、例えば銅板、鉄板、アルミニ
ウム板、インバー合金板またはこれらの金属板にニッケ
ルなどのメッキを施した金属板、銅クラッド板などが使
用できる。なお、必要に応じてベース金属板1にヒート
シンク用の銅板をハンダ付けしても良い。本発明の高電
力半導体モジュール用基板の製造方法において使用する
回路形成用金属板5としては、0. 2mm以上の厚さの
銅板、銅合金板、銅クラッド板、およびインバー合金板
などが用いられる。なお、0. 2mm未満の薄いもの
は、ハンドリング性が非常に悪く、僅かに曲げられただ
けでその片面に設けられたセラミッス層にクラックが入
り易く、絶縁性能が低下するようになり好ましくない。
なお、回路形成用金属板5のセラミッス層4が設けられ
る側と反対側の銅面には、部品のハンダ付け実装やアル
ミまたは金ワイヤボンデングを容易ならしめるために
銅、ニッケル、あるいは金などによるメッキを施すと良
い。The base metal plate 1 used in the method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a copper plate, an iron plate, an aluminum plate, an Invar alloy plate or a metal plate of these. A metal plate plated with nickel or the like or a copper clad plate can be used. A copper plate for a heat sink may be soldered to the base metal plate 1 if necessary. As the circuit-forming metal plate 5 used in the method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module of the present invention, a copper plate, a copper alloy plate, a copper clad plate, an Invar alloy plate or the like having a thickness of 0.2 mm or more is used. . In addition, if the thickness is less than 0.2 mm, the handling property is very poor, and even if it is slightly bent, the ceramic layer provided on one side thereof is easily cracked and the insulating performance is deteriorated, which is not preferable.
On the copper surface of the metal plate 5 for forming a circuit, which is opposite to the side where the ceramic layer 4 is provided, copper, nickel, gold, or the like is used in order to facilitate soldering mounting of components or aluminum or gold wire bonding. It is good to apply the plating.
【0008】本発明において、ベース金属板1および回
路形成用金属板5に溶射により設けるセラミックスの種
類は、特に限定されないが、アルミナやアルミナとシリ
カを混合したものは比較的に熱伝導性が高く、電気絶縁
性に優れ、低コストなので好ましいものである。また、
ベース金属板1にセラミックス層2を、また、回路形成
用金属板5にセラミックス層4を形成させる溶射方法と
しては、一般的なガス式のフレーム溶射法や電気式のプ
ラズマ溶射法などが適用できる。なお、セラミックスの
溶射に際しては、得られるセラミックス溶射皮膜の密着
力を強固にするために、予め、ベース金属板1および回
路形成用金属板5に脱脂やブラストなどの粗面化処理を
施したり、100〜200℃に予熱することは有効であ
る。また、ニッケル−アルミニウム、ニッケル−クロ
ム、モリブデンなどを薄く溶射した上に、セラミックス
を溶射するボンデングコート法も得られるセラミックス
溶射皮膜の密着力の向上に有効な方法である。溶射によ
るセラミックス層の厚さは、目的とするモジュールの定
格電圧や熱抵抗より変わるが、一般には0. 1〜0. 5
mm程度が均一な皮膜形成と密着性の点で好ましい。In the present invention, the type of ceramics provided by thermal spraying on the base metal plate 1 and the circuit forming metal plate 5 is not particularly limited, but alumina or a mixture of alumina and silica has a relatively high thermal conductivity. It is preferable because it has excellent electric insulation and is low in cost. Also,
As a thermal spraying method for forming the ceramics layer 2 on the base metal plate 1 and the ceramics layer 4 on the circuit forming metal plate 5, a general gas flame spraying method or an electric plasma spraying method can be applied. . At the time of ceramics thermal spraying, in order to strengthen the adhesion of the ceramics thermal spray coating obtained, the base metal plate 1 and the circuit forming metal plate 5 may be previously subjected to surface roughening treatment such as degreasing or blasting, Preheating to 100 to 200 ° C is effective. Also, a bonding coating method in which nickel-aluminum, nickel-chromium, molybdenum, etc. are thinly sprayed and then ceramics is sprayed is also an effective method for improving the adhesion of the ceramics sprayed coating. The thickness of the ceramic layer formed by thermal spraying varies depending on the rated voltage and thermal resistance of the target module, but it is generally 0.1 to 0.5.
A thickness of about mm is preferable in terms of uniform film formation and adhesion.
【0009】本発明の高電力半導体モジュール用基板の
製造方法において、セラミックス層2付きのベース金属
板1と、セラミックス層4付きの回路形成用金属板5を
接合するために用いる耐熱性熱可塑性樹脂フイルム3
を、流動開始温度が200℃以上の耐熱性熱可塑性樹脂
フイルムとしたのは、熱圧着時の製造容易性と部品実装
時のハンダ耐熱性の点からであり、ガラス転移点が14
0℃以上のものを用いるのが望ましい。好ましいものを
挙げると、例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリ
サルフォン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフ
ォン、ポリフェニレンサルファイドなどある。In the method of manufacturing a substrate for a high power semiconductor module of the present invention, a heat resistant thermoplastic resin used for joining the base metal plate 1 with the ceramic layer 2 and the circuit forming metal plate 5 with the ceramic layer 4 to each other. Film 3
Is a heat-resistant thermoplastic resin film having a flow starting temperature of 200 ° C. or higher because it is easy to manufacture during thermocompression bonding and solder heat resistance during component mounting, and has a glass transition point of 14
It is desirable to use one having a temperature of 0 ° C. or higher. Preferred examples include polyether ether ketone, polysulfone, polyetherimide, polyether sulfone, and polyphenylene sulfide.
【0010】本発明の高電力半導体モジュール用基板の
製造方法は、少なくとも一方の面に溶射によりセラミッ
クス層2を設けたベース金属板1と、一方の面に溶射に
よりセラミックス層4を設けた回路形成用金属板5と
を、双方のセラミックス層2、4間に流動開始温度が2
00℃以上の耐熱性熱可塑性樹脂製フイルム3を配して
積層し、これを減圧下で前記耐熱性熱可塑性樹脂製フイ
ルム3の流動開始温度付近で熱圧着させて一体化するも
のである。ここで、減圧下で熱圧着させると規定したの
は、ベース金属板1および回路形成用金属板5上の溶射
により設けたセラミックス層2およびセラミックス層4
には気孔が多く存在するため、常圧下で熱圧着させると
セラミックス層中に気孔が残留し、耐電圧特性の低下
と、耐熱性熱可塑性樹脂製フイルム3との界面での剥離
を引き起こすが、減圧下で熱圧着させると流動化した耐
熱性熱可塑性樹脂製フイルムが前記セラミックス層中の
気孔を塞ぐと共に投錨効果により接着力を向上させるか
らである。In the method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module according to the present invention, a base metal plate 1 having a ceramics layer 2 provided on at least one surface thereof by thermal spraying, and a circuit formation having a ceramics layer 4 provided on one surface thereof by thermal spraying. And the metal plate 5 for use between the ceramic layers 2 and 4 have a flow starting temperature of 2
The heat-resistant thermoplastic resin film 3 having a temperature of 00 ° C. or higher is arranged and laminated, and the heat-resistant thermoplastic resin film 3 is thermocompression-bonded under a reduced pressure near the flow start temperature to be integrated. Here, what is defined as being thermocompression-bonded under reduced pressure is that the ceramic layer 2 and the ceramic layer 4 provided by thermal spraying on the base metal plate 1 and the circuit-forming metal plate 5.
Since many pores exist in the ceramics, when they are thermocompression-bonded under normal pressure, the pores remain in the ceramic layer, which causes deterioration of withstand voltage characteristics and peeling at the interface with the heat-resistant thermoplastic resin film 3. This is because, when thermocompression-bonded under reduced pressure, the fluidized heat-resistant thermoplastic resin film closes the pores in the ceramic layer and improves the adhesive force by the anchoring effect.
【0011】[0011]
【作用】本発明の高電力半導体モジュール用基板は、ベ
ース金属板1と回路形成用金属板5に、一般的な溶射法
によりセラミックス層を形成し、両者のセラミックス層
2、4間に耐熱性熱可塑性樹脂製フイルム3を介在さ
せ、これを減圧下で熱圧着させて一体化する方法で作れ
るため、ダイレクトボンドカッパー基板の製造に見られ
たようなファインコントロールを必要とせず、製造が容
易で量産性に優れている。また、基板は前記耐熱性熱可
塑性樹脂製フイルム3がベース金属板1と回路形成用金
属板5上のセラミックス層中の気孔を塞ぐことにより高
い耐電圧特性と、投錨効果により高い接着力を保持して
いる。以下に本発明の実施例を挙げて説明する。In the high power semiconductor module substrate of the present invention, a ceramic layer is formed on the base metal plate 1 and the circuit forming metal plate 5 by a general thermal spraying method, and heat resistance is provided between the ceramic layers 2 and 4. Since the thermoplastic resin film 3 is interposed and thermocompression-bonded under reduced pressure to integrate the film, it does not require the fine control as found in the production of the direct bond copper substrate, and the production is easy. Excellent mass productivity. In addition, the substrate has a high withstand voltage characteristic because the heat-resistant thermoplastic resin film 3 closes the pores in the ceramic layer on the base metal plate 1 and the circuit-forming metal plate 5, and maintains a high adhesive force by the anchoring effect. is doing. Examples of the present invention will be described below.
【0012】[0012]
実施例1 ベース金属板として、2. 0mmの銅板を用い、その表
面をサンドブラスト処理して粗化し、クロロセンで脱脂
し、酸洗い、湯洗した後、約150℃に予熱し、これに
98%アルミナ粒子を30KWの条件で厚さ0. 1mm
になるようにプラズマ溶射した。次に、回路形成用金属
板として、0. 2mmの銅板を用い、溶射する方の面を
約60℃の塩化第2銅水溶液でソフトエッチングした
後、約150℃に予熱し、これに98%アルミナ粒子を
30KWの条件で厚さ0. 1mmになるようにプラズマ
溶射した。次に、前記アルミナを溶射したベース銅板と
前記アルミナを溶射した回路形成用銅板の双方のアルミ
ナ層間に耐熱性熱可塑性樹脂製フイルムとして、厚さ7
5μmのポリエーテルイミドフイルムを挟み、これを真
空式ホットコールドプレスにて、真空度14Torr、
圧力4. 9MPa、温度300℃の条件で熱圧着した。
作製した基板について、放熱性の尺度となる熱抵抗と、
耐電圧性の尺度となる温度85℃、相対湿度85%環境
下で1250VDC課電による1000時間絶縁耐久性
と、接着性の尺度となる260℃のハンダ浴に20秒間
浸漬して層間剥離の発生の有無を調べた。評価結果を表
1に示す。Example 1 As a base metal plate, a 2.0 mm copper plate was used, the surface of which was roughened by sandblasting, degreased with chlorocene, pickled, washed with hot water, and then preheated to about 150 ° C., which was 98%. Alumina particles with a thickness of 0.1 mm under the condition of 30 kW
Plasma sprayed so that. Next, as a metal plate for forming a circuit, a 0.2 mm copper plate was used, and the surface to be sprayed was soft-etched with an aqueous solution of cupric chloride at about 60 ° C. and then preheated to about 150 ° C., which was 98%. Alumina particles were plasma sprayed to a thickness of 0.1 mm under the condition of 30 KW. Next, a heat-resistant thermoplastic resin film having a thickness of 7 is formed between the alumina layers of both the alumina-sprayed base copper plate and the alumina-sprayed circuit-forming copper plate.
A 5 μm polyetherimide film is sandwiched, and this is vacuum hot-cold pressed to a vacuum degree of 14 Torr,
Thermocompression bonding was performed under the conditions of a pressure of 4.9 MPa and a temperature of 300 ° C.
For the manufactured substrate, thermal resistance as a measure of heat dissipation,
Insulation durability for 1000 hours at a temperature of 85 ° C, relative humidity of 85%, which is a measure of withstand voltage, and a 260 ° C solder bath, which is a measure of adhesion, and delamination occurs, which is a measure of adhesion. Was checked for. The evaluation results are shown in Table 1.
【0013】なお、それぞれの評価試験は下記の如く行
った。 〔熱抵抗〕40mm×30mmサイズに切断した基板上
にパワートランジスタ2SC2233をハンダ付けし、
放熱ブロック上に放熱用グリースを介して取り付け、ト
ランジスタに通電し、その消費電力(W)に対するトラ
ンジスタ温度の上昇値(℃)を求める。(0. 65mm
厚のアルミナセラミックスを使用したダイレクトボンド
カッパー基板の熱抵抗は0. 8℃/Wであり、これと同
等であれば高電力半導体モジュール用基板として使用可
能である。) 〔耐電圧性〕回路を直径15mmの円形パターンにエッ
チングし、これをプラス側とし、ベース金属板をマイナ
ス側にして1250VのDC電圧を通電し、温度85
℃、相対湿度85%の環境下に1000時間まで曝し、
絶縁破壊が発生するまでの時間を測定する。(1000
時間まで絶縁破壊が発生しなければ高電力半導体モジュ
ール用基板として使用可能である。) 〔接着性〕50mm×50mmサイズに切断した基板
を、260℃のハンダ浴に20秒間浸漬して層間剥離の
発生の有無を調べる。(層間に剥離が発生しなければ高
電力半導体モジュール用基板として使用可能である。)Each evaluation test was conducted as follows. [Thermal resistance] Solder the power transistor 2SC2233 on the substrate cut into a size of 40 mm × 30 mm,
It is mounted on a heat dissipation block via a heat dissipation grease, the transistor is energized, and the rise value (° C.) of the transistor temperature with respect to the power consumption (W) is obtained. (0.65 mm
The thermal resistance of a direct bond copper substrate using thick alumina ceramics is 0.8 ° C./W, and if it is equivalent, it can be used as a substrate for high power semiconductor modules. ) [Withstand voltage] A circuit is etched in a circular pattern having a diameter of 15 mm, and the positive side is used as the positive side, and the base metal plate is used as the negative side.
Exposed for up to 1000 hours in an environment of ℃ and relative humidity of 85%,
Measure the time until dielectric breakdown occurs. (1000
It can be used as a substrate for high-power semiconductor modules as long as no dielectric breakdown occurs until the time. ) [Adhesiveness] A substrate cut into a size of 50 mm × 50 mm is immersed in a solder bath at 260 ° C. for 20 seconds and examined for the occurrence of delamination. (It can be used as a substrate for high-power semiconductor modules if no peeling occurs between layers.)
【0014】実施例2 回路形成用金属板として、1. 0mmの銅クラッドイン
バー板を用い、その表面をサンドブラスト処理して粗化
し、クロロセンで脱脂し、酸洗い、湯洗した以外は、実
施例1と同様にして基板を作製した。作製した基板につ
いて実施例1と同様の評価試験を行った。評価結果を表
1に示す。 実施例3 ベース金属板として、2. 0mmのアルミ板を用いた以
外は実施例1と同様にして基板を作製した。作製した基
板について実施例1と同様の評価試験を行った。評価結
果を表1に示す。 実施例4 耐熱性熱可塑性樹脂製フイルムとして、ポリフェニレン
サルファイドフイルムを用い、熱圧着条件として、温度
を285℃にした以外は実施例1と同様にして基板を作
製した。作製した基板について実施例1と同様の評価試
験を行った。評価結果を表1に示す。 比較例1 熱圧着を常圧下で行った以外は実施例1と同様にして基
板を作製した。作製した基板について実施例1と同様の
評価試験を行った。評価結果を表1に示す。Example 2 As a metal plate for forming a circuit, a 1.0 mm copper clad Invar plate was used, the surface of which was roughened by sandblasting, degreased with chlorothene, pickled and washed with hot water. A substrate was prepared in the same manner as in 1. An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the manufactured substrate. The evaluation results are shown in Table 1. Example 3 A substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that a 2.0 mm aluminum plate was used as the base metal plate. An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the manufactured substrate. The evaluation results are shown in Table 1. Example 4 A substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that a polyphenylene sulfide film was used as the heat-resistant thermoplastic resin film and the temperature was 285 ° C. as the thermocompression bonding condition. An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the manufactured substrate. The evaluation results are shown in Table 1. Comparative Example 1 A substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that thermocompression bonding was performed under normal pressure. An evaluation test similar to that of Example 1 was performed on the manufactured substrate. The evaluation results are shown in Table 1.
【0015】[0015]
【表1】 *1 絶縁破壊までの時間 *2 層間剥離無しは○[Table 1] * 1 Time until dielectric breakdown * 2 ○ Without delamination
【0016】表1から明らかなように本発明方法で作っ
た高電力半導体モジュール用基板は、従来のダイレクト
ボンドカッパー基板と同等の性能を有しているものであ
り、しかも製造方法はダイレクトボンドカッパー基板の
製造方法に見られたようなファインコントロールを必要
とせず、極めて簡単なものである。As is apparent from Table 1, the substrate for high power semiconductor module manufactured by the method of the present invention has the same performance as that of the conventional direct bond copper substrate, and the manufacturing method is direct bond copper. It is extremely simple without the need for fine control as found in the substrate manufacturing method.
【0017】実施例5 回路形成用金属板として、厚さが0. 175mm、0.
2mm、0. 3mm、0. 5mmの4種類の銅板を用い
た以外は実施例1と同様にして4種類の基板を作製し、
回路形成用金属板の厚さと耐電圧性の関係を調べた。得
られた結果を図2に示す。図2から、本発明の高電力半
導体モジュール用基板においては、回路形成用金属板と
して、厚さが0. 2mm以上の金属板を用いることが、
優れた耐電圧性をもった基板が得られるので好ましいこ
とが判る。Example 5 A metal plate for forming a circuit having a thickness of 0.175 mm and a thickness of 0.15 mm.
Four kinds of substrates were prepared in the same manner as in Example 1 except that four kinds of copper plates of 2 mm, 0.3 mm and 0.5 mm were used.
The relationship between the thickness of the metal plate for circuit formation and the withstand voltage was examined. The obtained results are shown in FIG. From FIG. 2, in the high power semiconductor module substrate of the present invention, a metal plate having a thickness of 0.2 mm or more is used as the circuit forming metal plate.
It can be seen that this is preferable because a substrate having excellent voltage resistance can be obtained.
【0018】[0018]
【発明の効果】本発明の高電力半導体モジュール用基板
は、従来のダイレクトボンドカッパー基板と同等の性能
を有しているものであり、しかもその製造方法は、従来
のダイレクトボンドカッパー基板の製造において要求さ
れる厳密なファインコントロールを必要とせず、製造が
簡単で量産性に優れているものである。The high power semiconductor module substrate of the present invention has the same performance as that of the conventional direct bond copper substrate, and its manufacturing method is the same as that of the conventional direct bond copper substrate. It does not require the strict fine control required, is easy to manufacture, and excels in mass productivity.
【図1】本発明の高電力半導体モジュール用基板の断面
説明図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a high power semiconductor module substrate of the present invention.
【図2】本発明の高電力半導体モジュール用基板におけ
る回路形成用金属板の厚さと耐電圧性の関係を表す図表
である。FIG. 2 is a table showing the relationship between the thickness of a circuit-forming metal plate and the withstand voltage in the high-power semiconductor module substrate of the present invention.
【図3】従来のダイレクトボンドカッパー基板の断面説
明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a conventional direct bond copper substrate.
1・・・・ベース金属板 2・・・・セラミックス層 3・・・・耐熱性熱可塑性樹脂製フイルム層 4・・・・セラミックス層 5・・・・回路形成用金属板 10・・・セラミックス製基板 11・・・銅板 1 ... Base metal plate 2 ... Ceramic layer 3 ... Heat-resistant thermoplastic resin film layer 4 ... Ceramic layer 5 ... Circuit forming metal plate 10 ... Ceramics Substrate 11 ... Copper plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大澤 文葉 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumiha Osawa 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd.
Claims (3)
セラミックス層、流動開始温度が200℃以上の耐熱性
熱可塑性樹脂層、セラミックス層、および回路形成用金
属板が順次積層形成されていることを特徴とする高電力
半導体モジュール用基板。1. A base metal plate on at least one surface thereof,
A substrate for a high-power semiconductor module, comprising a ceramic layer, a heat-resistant thermoplastic resin layer having a flow starting temperature of 200 ° C. or higher, a ceramic layer, and a circuit-forming metal plate, which are sequentially laminated.
ックス層を設けたベース金属板と、少なくとも一方の面
に溶射によりセラミックス層を設けた回路形成用金属板
とを、双方のセラミックス層間に流動開始温度が200
℃以上の耐熱性熱可塑性樹脂製フイルムを配して積層
し、これを減圧下で熱圧着させて一体化することを特徴
とする高電力半導体モジュール用基板の製造方法。2. A base metal plate having a ceramics layer provided on at least one surface thereof by thermal spraying, and a circuit-forming metal plate having a ceramics layer provided on at least one surface thereof by thermal spraying. Is 200
A method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module, comprising arranging and stacking a film made of a heat-resistant thermoplastic resin having a temperature of ℃ or higher, and thermocompressing the film under reduced pressure to integrate the films.
可塑性樹脂製フイルムとして流動開始温度が200℃以
上で、ガラス転移点が140℃以上の耐熱性熱可塑性樹
脂製フイルムを用いることを特徴とする請求項2記載の
高電力半導体モジュール用基板の製造方法。3. A heat-resistant thermoplastic resin film having a flow initiation temperature of 200 ° C. or higher and a glass transition point of 140 ° C. or higher is used as the heat-resistant thermoplastic resin film having a flow initiation temperature of 200 ° C. or higher. The method for manufacturing a substrate for a high power semiconductor module according to claim 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11224093A JPH06302721A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Substrate for high-power semiconductor module and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP11224093A JPH06302721A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Substrate for high-power semiconductor module and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06302721A true JPH06302721A (en) | 1994-10-28 |
Family
ID=14581758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11224093A Pending JPH06302721A (en) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | Substrate for high-power semiconductor module and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH06302721A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112602183A (en) * | 2018-08-30 | 2021-04-02 | 西门子股份公司 | Method for producing a conductor circuit and electronic module |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP11224093A patent/JPH06302721A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112602183A (en) * | 2018-08-30 | 2021-04-02 | 西门子股份公司 | Method for producing a conductor circuit and electronic module |
US12183710B2 (en) | 2018-08-30 | 2024-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing conductive tracks, and electronic module |
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