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TW202141714A - 散熱片一體型絕緣電路基板 - Google Patents

散熱片一體型絕緣電路基板 Download PDF

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TW202141714A
TW202141714A TW110106615A TW110106615A TW202141714A TW 202141714 A TW202141714 A TW 202141714A TW 110106615 A TW110106615 A TW 110106615A TW 110106615 A TW110106615 A TW 110106615A TW 202141714 A TW202141714 A TW 202141714A
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TW
Taiwan
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heat sink
insulating resin
resin layer
top plate
circuit board
Prior art date
Application number
TW110106615A
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English (en)
Inventor
大橋東洋
坂庭慶昭
Original Assignee
日商三菱綜合材料股份有限公司
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Publication date
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Abstract

此散熱片一體型絕緣電路基板係具備備有頂板部(21)與散熱鰭片(22)之散熱片(20)、形成於此散熱片(20)之頂板部(21)之絕緣樹脂層(12)、由配設於與絕緣樹脂層(12)之散熱片(20)相反側之面之金屬片所成電路層(13)；於令散熱片(20)之頂板部(21)之最大長度為L，令散熱片(20)之頂板部(21)之彎曲量為Z，於散熱片(20)之頂板部(21)之接合面側，令凸狀之變形成為正之彎曲量，令散熱板(20)之曲率定義為C=|(8×Z)/L2 |之時，從25℃加熱至300℃時之散熱片(20)之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層(12)之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 係成為P/Cmax ＞60。

Description

散熱片一體型絕緣電路基板
此發明係有關具備備有散熱鰭片之散熱片，和形成於此散熱片之頂板部之絕緣樹脂層、和形成於此絕緣樹脂層之一方面之電路層的散熱片一體型絕緣電路基板。 本發明係根據於2020年3月13日，日本申請之日本特願2020-044215號主張優先權，將此內容援用於此。
於功率模組、LED模組及熱電模組中，於絕緣層之一方之面，形成導電材料所成之電路層的絕緣電路基板，成為接合功率半導體元件、LED元件及熱電元件之構造。然而，做為絕緣層，提案有使用陶瓷者或使用絕緣樹脂者。 做為具備絕緣樹脂層之絕緣電路基板，例如於專利文獻1中，提案有經由將具備散熱鰭片之散熱片與電路層經由絕緣樹脂薄片加以絕緣的散熱片一體型絕緣電路基板。
又，於專利文獻2中，揭示有在於熱產生構件之至少一個面，隔著熱傳導性絕緣黏著膜，黏著散熱基座基板之複合構件。於此專利文獻2中，為了抑制伴隨溫度變化，經由散熱構件及熱產生構件之膨脹或伸縮所產生之應力，於熱傳導性絕緣黏著膜產生龜裂，規定剪力黏著力與熱應力之關係、及斷裂伸度與加熱變形之關係。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開平11-204700號公報 [專利文獻2] 日本特開2019-041111號公報
[發明欲解決之課題]
然而，於具備散熱鰭片之散熱片之頂板部，形成絕緣樹脂層、於此絕緣樹脂層之上，形成電路層的散熱片一體型絕緣電路基板中，會由於溫度變化而產生彎曲。尤其，具備散熱鰭片之散熱片中，在形成散熱鰭片之處所與未形成散熱鰭片之處所厚度有所不同之故，會有易於產生彎曲之傾向。 於散熱片一體型絕緣電路基板中，產生彎曲之時，會有電路層之端部從絕緣樹脂層剝離，此剝離發展到絕緣樹脂層之內部之疑慮。 在此，於專利文獻2中，雖對於面內之應力或應變有進行評估，對於正交於面之方向之應力，則未加考慮。為此，未對應到電路層之剝離或絕緣樹脂層之內部剝離。
此發明係有鑑於上述情事而成，提供即使經由溫度變化產生變曲之時，可抑制電路層與絕緣樹脂層之剝離，或絕緣樹脂層之內部剝離之產生，可靠性優異之散熱片一體型絕緣電路基板為目的。 [為解決課題之手段]
為解決前述之課題，本發明之散熱片一體型絕緣電路基板係具備備有頂板部與散熱鰭片之散熱片、形成於前述散熱片之前述頂板部之絕緣樹脂層、在與前述絕緣樹脂層之前述散熱片相反側之面，配設成電路圖案狀之金屬片所成電路層；於令前述散熱片之前述頂板部之最大長度為L，令前述散熱片之前述頂板部之彎曲量為Z，於與前述散熱片之前述頂板部之前述絕緣樹脂層之接合面側，令凸狀之變形成為正之彎曲量，令前述散熱板之曲率定義為C=|(8×Z)/L2 |之時，從25℃加熱至300℃時之前述散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與前述絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 係P/Cmax ＞60為特徵。
根據此構成之散熱片一體型絕緣電路基板，從25℃加熱至300℃時之前述散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與前述絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 為P/Cmax ＞60，對於彎曲之應力，可確保充分之剝離強度，即使經由溫度變化產生變曲之時，可抑制電路層與絕緣樹脂層之剝離，或絕緣樹脂層之內部剝離之產生。
在此，本發明之散熱片一體型絕緣電路基板中，前述電路層之厚度tC 與前述散熱片之前述頂板部之厚度tH 之比tC /tH 係滿足0.5≤tC /tH ≤1.5亦可。 此時，隔著絕緣樹脂層所配置之前述電路層之厚度tC 與前述散熱片之前述頂板部之厚度tH 之比tC /tH 係並無太大不同，可將彎曲量抑制於較低之水準。
又，本發明之散熱片一體型絕緣電路基板中，從25℃加熱至300℃時之前述散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與前述絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cma 係可為P/Cmax ＞90。 此時，對於彎曲所成應力而言，更可確保充分之剝離強度，即使經由溫度變化產生變曲之時，於散熱片產生彎曲之時，可抑制電路層與絕緣樹脂層之剝離，或絕緣樹脂層之內部剝離之產生。
更且，本發明之散熱片一體型絕緣電路基板中，前述絕緣樹脂層係可含有無機材料之填料。 此時，由於確保絕緣樹脂層之熱傳導性，散熱特性則優，將來自搭載於電路層上之熱源之熱，在散熱片側有效率加以散熱。 [發明效果]
根據本發明時，可提供即使經由溫度變化產生變曲之時，可抑制電路層與絕緣樹脂層之剝離，或絕緣樹脂層之內部剝離之產生，可靠性優異之散熱片一體型絕緣電路基板。
以下，對於本發明之實施形態，參照附件圖面加以說明。 於圖1，顯示本發明之實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10及使用此散熱片一體型絕緣電路基板10之功率模組1。
圖1所示功率模組1係具備散熱片一體型絕緣電路基板10、和於此散熱片一體型絕緣電路基板10之一方面向(圖1中之上面)，隔著銲錫層2加以接合之半導體元件3。
半導體元件3係以Si等之半導體材料構成。接合散熱片一體型絕緣電路基板10與半導體元件3之銲錫層2係例如Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-In系、或Sn-Ag-Cu系之銲錫材(所謂無鉛銲錫材)。
散熱片一體型絕緣電路基板10係具備散熱片20，和形成於此散熱片20之頂板部21之一方面(圖1中上面)之絕緣樹脂層12、和形成於絕緣樹脂層12之一方面(圖1中上面)之電路層13。然而，上述半導體元件3係接合於電路層13之一方之面(圖1之上面)。
散熱板20係具備頂板部21、和從此頂板部21之另一方面(圖1中下面)突出之散熱鰭片22。 於此散熱片20中，伴隨以頂板部21將熱向面方向擴散之同時，隔著散熱鰭片22，向外部散熱之構成。為此，散熱片20係以熱傳導性優異之金屬所構成，例如以銅或銅合金、鋁或鋁合金所構成。本實施形態中，以鋁合金(A6063)所構成。 在此，散熱片20之頂板部21之厚度係設定在0.5mm以上6.0mm以下之範圍內為佳。 然而，散熱片20係散熱鰭片22可成為柱狀鰭片之構造，散熱鰭片22係形成為梳形之構造亦可。又，令形成散熱鰭片22之處所之散熱鰭片22所佔體積比例成為10%以上40%以下之範圍內為佳。
絕緣樹脂層12係防止電路層13與散熱片20間之電性連接者，以具有絕緣性之樹脂加以構成。 本實施形態中，確保絕緣樹脂層12之強度的同時，為確保熱傳導性，使用含無機材料之填料之樹脂為佳。在此，做為填料，例如可使用氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等。從確保絕緣樹脂層12之熱傳導性之觀點視之，填料之含有量係50mass%以上為佳，較佳為70mass%以上。又，填料之含有量之上限雖未特別限定，可為95mass%以下。 又，做為熱硬化型樹脂，可使用環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚矽氧樹脂等。在此，聚矽氧樹脂時，可使填料含70mass%以上，為環氧樹脂時，可使填料含80mass%以上。又，填料之含有量之上限雖未特別限定，可為95mass%以下。
然而，為充分確保絕緣樹脂層12之絕緣性，令絕緣樹脂層12之厚度之下限為25μm以上為佳，較佳為50μm以上。另一方面，為更確保散熱片一體型絕緣電路基板10之散熱性，令絕緣樹脂層12之厚度之上限為300μm以下為佳，較佳為200μm以下。
電路層13係如圖5示，於絕緣樹脂層12之一方之面(圖5之上面)，經由接合導電性優異之金屬所成金屬片33加以形成。做為金屬片33，可使用銅或銅合金、鋁或鋁合金等。於本實施形態中，做為構成電路層13之金屬片33，可使用打穿無氧銅之軋板。 於此電路層13中，形成電路圖案，該一方之面(圖1之上面)則成為搭載半導體元件3之搭載面。
在此，本實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10中，電路層13(金屬片33)之厚度tC 與散熱片20之頂板部21之厚度tH 之比tC /tH 係滿足0.5≤tC /tH ≤1.5為佳。 具體而言，電路層13(金屬片33)之厚度tC 係設定在0.3mm以上3.0mm以下之範圍內，散熱片20之頂板部21之厚度tH 係設定在0.5mm以上6.0mm以下之範圍內，更且，滿足上述之比tC /tH 為佳。
然後，本實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10中，令散熱片20之頂板部21之最大長度(對於散熱片一體型絕緣電路基板10之層積方向垂直之面之最大長度)為L，令散熱片20之頂板部21之彎曲量為Z，於散熱片20之頂板部21之接合面側，令凸狀之變形成為正之彎曲量，令散熱板20之曲率定義為C=|(8×Z)/L2 |之時，從25℃加熱至300℃時之散熱片20之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層12之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 係成為P/Cmax ＞60。又，雖未特別限定上限，比P/Cmax 可為P/Cmax ＜1000。
在此，如圖2所示，從散熱片20之頂板部21之最大長度L，和散熱片20之頂板部21之彎曲量Z，算出散熱片20之曲率C=|(8×Z)/L2 |。 然而，本實施形態中，散熱片20之頂板部21係成為矩形平板狀，對角線之長度成為最大長度L。然後，彎曲量Z係成為沿對角線(最大長度)之剖面之高度方向之最大值與最小值之差。
又，絕緣樹脂層12之剝離強度係如圖3所示，根據規定於JIS K6854-1:1999之90°剝離試驗，經由將電路層13(金屬片33)之端部向上方拉伸而測定。 然而，此剝離試驗中，破裂處所為散熱片20之頂板部21與絕緣樹脂層12之接合界面、絕緣樹脂層12與電路層13之接合界面、絕緣樹脂層12之內部之任一者皆可。
加熱至300℃時之散熱片20之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層12之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 係成為P/Cmax ＞60之時，相較彎曲所造成高度方向之應力，剝離強度則變高，可抑制彎曲所造成絕緣樹脂層12之剝離等。 因此，對應於彎曲量，適切化構成絕緣樹脂層12之樹脂之材質，對應構成絕緣樹脂層12之樹脂之材質，設計電路層13及散熱片20之材質或厚度時，經由成為P/Cmax ＞60，可抑制彎曲所造成絕緣樹脂層12之剝離等。 然而，為了更確實抑制彎曲所造成絕緣樹脂層12之剝離等，可將上述之比P/Cmax 變得較90更大為佳。
接著，對於本實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10之製造方法，參照圖4及圖5加以說明。
(樹脂組成物配設工程S01) 如圖5所示，於散熱片20之頂板部21之一方面(圖5中之上面)，配設含有無機材料之填料與樹脂與硬化劑之樹脂組成物32。本實施形態中，樹脂組成物32係使用薄片狀者。
(金屬片配置工程S02) 接著、於樹脂組成物32之一方面(圖5中之上面)，將成為電路層13之複數之金屬片33，配置成電路圖案狀。
(加壓及加熱工程S03) 接著，經由加壓裝置，伴隨將散熱片20和樹脂組成物32和金屬片33，向層積方向加壓，經由加熱、硬化樹脂組成物32，形成絕緣樹脂層12之同時，接合散熱片20之頂板部21與絕緣樹脂層12、絕緣樹脂層12與金屬片33。
於此加壓及加熱工程S03中，加熱溫度係在120℃以上350℃以下之範圍內，加熱溫度之保持間在10分以上180分以下之範圍內為佳。又，層積方向之加壓荷重係以1MPa以上30MPa以下之範圍內為佳。 在此，加熱溫度之下限係成為150℃以上為佳，更佳為170℃以上。另一方面，加熱溫度之上限係以320℃以下為佳，更佳為300℃以下。 加熱溫度之保持時間之下限係成為30分以上為佳，更佳為60分以上。另一方面，加熱溫度之保持時間之上限係成為120分以下為佳，更佳為90分以下。 層積方向之加壓荷重之下限係成為3MPa以上為佳，更佳為5MPa以上。另一方面，層積方向之加壓荷重之上限係成為15MPa以下為佳，更佳為10MPa以下。
經由上述各工程，製造本實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10。
根據如以上構成之關於本實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板10時，從25℃加熱至300℃時之散熱片20之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層12之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 為P/Cmax ＞60，對於彎曲之應力而言，確保充分之剝離強度，即使經由溫度變化於散熱片20產生變曲之時，可抑制電路層13與絕緣樹脂層12之剝離，或絕緣樹脂層12之內部剝離之產生。
又，本實施形態中，電路層13之厚度tC 與散熱片20之頂板部21之厚度tH 之比tC /tH 滿足0.5≤tC /tH ≤1.5之時，隔著絕緣樹脂層12所配置之電路層13之厚度tC 與散熱片20之頂板部21之厚度tH 之比tC /tH 係並無太大不同，可將彎曲量抑制於較低之水準。
更且，於本實施形態中，絕緣樹脂層12係含有無機材料之填料時，絕緣樹脂層12之熱傳導性被確保，散熱特性則優，可將來自搭載於電路層13上之半導體元件3之熱，在散熱片20側有效率加以散熱。
以上，雖對於本發明的實施形態做了說明，但本發明非限定於此，在不脫離該發明之技術思想之範圍下，可適切加以變更。 於本實施形態中，雖做為經由圖4及圖5所示散熱片一體型絕緣電路基板10之製造方法，製造散熱片一體型絕緣電路基板進行說明，但非限定於此。
又，本實施形態中，雖做為令散熱片以無氧銅(OFC)構成，令電路層以鋁合金(A6053)構成者做了說明，但非限定於此，亦可為以銅或銅合金、鋁或鋁合金等之其他金屬加以構成。更且，亦可為層積複數之金屬之構造。
更且，本實施形態中，雖做為於散熱片一體型絕緣電路基板搭載半導體元件構成功率模組者做了說明，但非限定於此。例如，可於散熱片一體型絕緣電路基板之電路層搭載LED元件構成LED模組亦可，於散熱片一體型絕緣電路基板之電路層搭載熱電元件構成熱電模組亦可。 [實施例]
以下，對於確認本發明之效果所進行之確認實驗結果加以說明。
於表1所示構造之散熱片之頂板部(100mm×80mm、厚度係記載於表1)，配置表1所示樹脂組成物之薄片材，於此樹脂組成物之薄片材上，配置表1所示形成電路層之金屬片，將層積之散熱片和樹脂組成物之薄片材和金屬片，邊向層積方向加壓，邊加熱、硬化樹脂組成物，形成絕緣樹脂層之同時，接合散熱片之頂板部與絕緣樹脂層及絕緣樹脂層與金屬片，得散熱片一體型絕緣電路基板。然而，薄片材為聚醯亞胺之時，層積方向之加壓壓力係5MPa，加熱溫度係300℃，加熱溫度之保持時間為60分。薄片材為環氧或聚矽氧之時，層積方向之加壓壓力係10MPa，加熱溫度係200℃，加熱溫度之保持時間為60分。 如以上所述，對於所得散熱片一體型絕緣電路基板，對於以下之項目，各別加以評估。
(最大曲率Cmax ) 將加熱至300℃時之彎曲量Z，使用莫列式三維形狀測定器(AKROMETRIX公司製 THERMOIRE PS200)加以測定。 然後，使記載於為實施發明之形態之欄，從散熱片之頂板部21之最大長度L、和彎曲量Z，算出從25℃加熱至300℃時之散熱片之最大曲率Cmax (1/m)。
(剝離強度P) 使記載於為實施發明之形態之欄，根據規定於 JIS K6854-1:1999之90°剝離試驗，經由將電路層(金屬片)之端部向上方拉伸而測定。
(加熱處理後之破裂) 對於所得散熱片一體型絕緣電路基板，實施300℃×5分之加熱處理，確認絕緣樹脂層之破裂之有無。令產生破裂者為「有」，未產生破裂者為「無」。 將最大曲率Cmax 、剝離強度P、及加熱處理後之破裂之評估結果示於表2。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
根據表2時，從25℃加熱至300℃時之散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 成為60以下之比較例1-5中，於加熱試驗後確認到破裂。 對此，從25℃加熱至300℃時之散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 超過60之本發明例1-18中，於加熱試驗後未確認到破裂。又，變更樹脂之材質時，經由適切化最大曲率(彎曲量)，令P/Cmax 超過60，可抑制加熱試驗後之破裂之產生。
如以上所述，根據本發明例時，可確認可提供即使經由溫度變化產生變曲之時，可抑制電路層與絕緣樹脂層之剝離，或絕緣樹脂層之內部剝離之產生，可靠性優異之散熱片一體型絕緣電路基板。 [產業上的可利用性]
根據本發明之散熱片一體型絕緣電路基板時，可抑制構成功率模組、LED模組、熱電模組等之絕緣樹脂層之內部剝離之產生，而提升可靠性。因此，具有產業上的可利用性。
10:散熱片一體型絕緣電路基板 12:絕緣樹脂層 13:電路層 20:散熱片 21:頂板部 22:散熱鰭片
[圖1]關於本發明之實施形態之具備散熱片一體型絕緣電路基板之功率模組之概略說明圖。 [圖2]顯示關於本發明之實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板之彎曲量與曲率之關係之說明圖。 [圖3]顯示關於本發明之實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板之絕緣樹脂層之剝離強度之測定方法之說明圖。 [圖4]說明關於本發明之實施形態之散熱片一體型絕緣電路基板之製造方法之一例之流程圖。 [圖5]圖4所示散熱片一體型絕緣電路基板之製造方法之概略說明圖。
1:功率模組
2:銲錫層
3:半導體元件
10:散熱片一體型絕緣電路基板
12:絕緣樹脂層
13:電路層
20:散熱片
21:頂板部
22:散熱鰭片

Claims (4)

  1. 一種散熱片一體型絕緣電路基板，其特徵係具備：備有頂板部與散熱鰭片之散熱片、形成於前述散熱片之前述頂板部之絕緣樹脂層、由在於與前述絕緣樹脂層之前述散熱片相反側之面，配設成電路圖案狀之金屬片所成電路層； 於令前述散熱片之前述頂板部之最大長度為L，令前述散熱片之前述頂板部之彎曲量為Z，於與前述散熱片之前述頂板部之前述絕緣樹脂層之接合面側，令凸狀之變形成為正之彎曲量，令前述散熱板之曲率定義為C= |(8×Z)/L2 |之時， 從25℃加熱至300℃時之前述散熱片之最大曲率 Cmax (1/m)、與前述絕緣樹脂層之剝離強度P(N/cm)之比P/Cmax 係P/Cmax ＞60。
  2. 如請求項1記載之散熱片一體型絕緣電路基板，其中，前述電路層之厚度tC 與前述散熱片之前述頂板部之厚度tH 之比tC /tH 係滿足0.5≤tC /tH ≤1.5。
  3. 如請求項1或2記載之散熱片一體型絕緣電路基板，其中，從25℃加熱至300℃時之前述散熱片之最大曲率Cmax (1/m)、與前述絕緣樹脂層之剝離強度 P(N/cm)之比P/Cmax 係P/Cmax ＞90。
  4. 如請求項1至3記載之任一項之散熱片一體型絕緣電路基板，其中，前述絕緣樹脂層係含有無機材料之填料。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7363613B2 (ja) * 2020-03-13 2023-10-18 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク一体型絶縁回路基板
JP2023132535A (ja) 2022-03-11 2023-09-22 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク一体型絶縁回路基板、および、電子デバイス

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11204700A (ja) 1998-01-19 1999-07-30 Hitachi Ltd 放熱フィン一体型パワーモジュール
JP3605547B2 (ja) * 1999-06-11 2004-12-22 松下電器産業株式会社 放熱基板及びその製造方法
JP2003168770A (ja) 2001-12-04 2003-06-13 Toshiba Corp 窒化ケイ素回路基板
JP2004343035A (ja) * 2003-04-24 2004-12-02 Ngk Spark Plug Co Ltd 放熱部品、回路基板および半導体装置
JP2004356625A (ja) * 2003-05-06 2004-12-16 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP4918856B2 (ja) * 2004-04-05 2012-04-18 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP4455488B2 (ja) * 2005-12-19 2010-04-21 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4893095B2 (ja) * 2006-05-01 2012-03-07 日立金属株式会社 回路基板およびこれを用いた半導体モジュール
CN101971329B (zh) * 2008-03-17 2012-11-21 三菱综合材料株式会社 带散热片的功率模块用基板及其制造方法、以及带散热片的功率模块、功率模块用基板
US9076755B2 (en) * 2009-09-09 2015-07-07 Mitsubishi Materials Corporation Method for producing substrate for power module with heat sink, substrate for power module with heat sink, and power module
CN102576697B (zh) * 2009-10-22 2014-11-12 三菱综合材料株式会社 功率模块用基板、带散热器的功率模块用基板、功率模块、功率模块用基板的制造方法及带散热器的功率模块用基板的制造方法
EP2743978B1 (en) * 2011-08-12 2018-05-02 Mitsubishi Materials Corporation Substrate for power module, substrate for power module with heat sink, power module, and method for manufacturing substrate for power module
JP2013229579A (ja) * 2012-03-30 2013-11-07 Mitsubishi Materials Corp パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP6085968B2 (ja) * 2012-12-27 2017-03-01 三菱マテリアル株式会社 金属部材付パワーモジュール用基板、金属部材付パワーモジュール、及び金属部材付パワーモジュール用基板の製造方法
JP6020256B2 (ja) 2013-02-28 2016-11-02 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP6111764B2 (ja) * 2013-03-18 2017-04-12 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板の製造方法
JP6621076B2 (ja) * 2013-03-29 2019-12-18 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP6127833B2 (ja) * 2013-08-26 2017-05-17 三菱マテリアル株式会社 接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法
WO2015122446A1 (ja) * 2014-02-12 2015-08-20 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、及び、パワーモジュール用基板
CN106463477B (zh) * 2014-07-04 2019-03-12 三菱综合材料株式会社 功率模块用基板单元及功率模块
US9837363B2 (en) * 2014-07-04 2017-12-05 Mitsubishi Materials Corporation Power-module substrate unit and power module
US10109555B2 (en) * 2015-02-02 2018-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon nitride circuit board and electronic component module using the same
WO2018159590A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 三菱マテリアル株式会社 銅／セラミックス接合体、絶縁回路基板、及び、銅／セラミックス接合体の製造方法、絶縁回路基板の製造方法
JP6776953B2 (ja) 2017-03-07 2020-10-28 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板
JP6418348B1 (ja) 2017-08-14 2018-11-07 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 複合部材
JP7124633B2 (ja) * 2017-10-27 2022-08-24 三菱マテリアル株式会社 接合体、及び、絶縁回路基板
JP7196592B2 (ja) 2018-01-05 2022-12-27 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付き絶縁回路基板の製造方法及びヒートシンク付き絶縁回路基板
JP6838020B2 (ja) 2018-09-21 2021-03-03 宏明 神村 ライン付マーカー
JP7363613B2 (ja) * 2020-03-13 2023-10-18 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク一体型絶縁回路基板

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