JP6790915B2

JP6790915B2 - Manufacturing method of insulated circuit board

Info

Publication number: JP6790915B2
Application number: JP2017038148A
Authority: JP
Inventors: 拓也松尾; 仁人西川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: JP2018147912A

Description

この発明は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an insulated circuit board including an insulating layer, a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and a metal layer formed on the other surface of the insulating layer. is there.

パワーモジュール、ＬＥＤモジュール及び熱電モジュールにおいては、絶縁層の一方の面に導電材料からなる回路層を形成した絶縁回路基板に、パワー半導体素子、ＬＥＤ素子及び熱電素子が接合された構造とされている。
また、上述の絶縁回路基板においては、絶縁層の一方の面に導電性の優れた金属片を接合して回路層とし、また、他方の面に放熱性に優れた金属片を接合して金属層を形成した構造のものが提供されている。
さらに、回路層に搭載した素子等において発生した熱を効率的に放散させるために、絶縁層の他方の面側にヒートシンクを接合したヒートシンク付き絶縁回路基板も提供されている。 The power module, LED module, and thermoelectric module have a structure in which a power semiconductor element, an LED element, and a thermoelectric element are bonded to an insulating circuit board having a circuit layer made of a conductive material formed on one surface of the insulating layer. ..
Further, in the above-mentioned insulating circuit board, a metal piece having excellent conductivity is bonded to one surface of the insulating layer to form a circuit layer, and a metal piece having excellent heat dissipation is bonded to the other surface to form a metal. Those with a layered structure are provided.
Further, in order to efficiently dissipate heat generated in an element or the like mounted on the circuit layer, an insulated circuit board with a heat sink in which a heat sink is bonded to the other surface side of the insulating layer is also provided.

例えば、特許文献１には、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム片からなる回路層が形成されるとともに他方の面にアルミニウム片からなる金属層が形成された絶縁回路基板と、この回路層上にはんだ材を介して接合された半導体素子と、を備えたパワーモジュールが開示されている。
また、特許文献２には、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム片を接合し、このアルミニウム片に銅片を固相拡散接合することにより、回路層を形成した絶縁回路基板が提案されている。
さらに、特許文献３には、セラミックスからなる基材の一方の面に導電性の回路層が形成され、絶縁基板の他方の面に放熱体が接合され、回路層上に発光素子が搭載された構造のＬＥＤモジュールが開示されている。 For example, Patent Document 1 describes an insulating circuit board in which a circuit layer made of an aluminum piece is formed on one surface of a ceramics substrate and a metal layer made of an aluminum piece is formed on the other surface, and on the circuit layer. A power module including a semiconductor element bonded via a solder material is disclosed.
Further, Patent Document 2 proposes an insulated circuit board in which a circuit layer is formed by bonding an aluminum piece to one surface of a ceramic substrate and solid-phase diffusion bonding of a copper piece to the aluminum piece.
Further, in Patent Document 3, a conductive circuit layer is formed on one surface of a base material made of ceramics, a radiator is bonded to the other surface of an insulating substrate, and a light emitting element is mounted on the circuit layer. The LED module of the structure is disclosed.

ここで、セラミックス基板と金属片、アルミニウム片と銅片等を接合する場合には、例えば特許文献４−６に記載されているように、接合する部材の間にポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機物を含む仮止め材を用いて、部材同士の位置合せをして仮止めした状態で積層方向に加圧して加熱することにより、部材同士を接合している。 Here, when joining a ceramic substrate to a metal piece, an aluminum piece to a copper piece, or the like, for example, as described in Patent Document 4-6, an organic substance such as polyethylene glycol (PEG) is formed between the members to be joined. The members are joined to each other by aligning the members with each other and temporarily fixing the members by applying pressure in the stacking direction to heat the members.

特許第３１７１２３４号公報Japanese Patent No. 3171234 特許第５４０３１２９号公報Japanese Patent No. 5403129 特開２０１５−０７０１９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-070199 特開２０１４−１７５４２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-175425 特開２０１４−２０９５９１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-209591 特開２０１６−１０５４５２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-105452

ところで、上述のようにポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の有機物を含む仮止め材を用いて金属片を仮止めし、これを加圧して加熱することによって金属片を接合することにより回路層を形成した際には、仮止め材の一部が加熱時に炭化し、回路パターン間に付着することにより、回路層の回路パターン間、あるいは、回路層と金属層との絶縁性が不十分となるおそれがあった。 By the way, as described above, a metal piece is temporarily fixed using a temporary fixing material containing an organic substance such as polyethylene glycol (PEG), and the metal piece is joined by pressurizing and heating the metal piece to form a circuit layer. In some cases, a part of the temporary fixing material may be carbonized during heating and adhere between the circuit patterns, resulting in insufficient insulation between the circuit patterns of the circuit layer or between the circuit layer and the metal layer. there were.

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、接合時における仮止め材の炭素残渣の発生を抑制するとともに、仮止め材によって金属片を確実に仮止めすることができ、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することが可能な絶縁回路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-mentioned circumstances, and it is possible to suppress the generation of carbon residue of the temporary fixing material at the time of joining, and to reliably temporarily fix the metal piece by the temporary fixing material, and to insulate. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an insulated circuit board, which can relatively easily manufacture an insulated circuit board having excellent properties.

上述の課題を解決するために、本発明の絶縁回路基板の製造方法は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、前記絶縁層の表面に金属片を接合することによって前記回路層又は前記金属層を形成する金属片接合工程を備えており、前記金属片接合工程においては、前記絶縁層と前記金属片との接合界面に、常温で固体のポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を溶融状態で塗布しておき、この仮止め材によって前記絶縁層と前記金属片とを位置合わせして積層した状態で常温に冷却して仮止めする積層工程と、前記絶縁層と前記金属片の積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記絶縁層と前記金属片を接合する接合工程と、を有しており、前記金属片の１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされ、接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされており、前記絶縁層と前記金属片との接合界面に配設される前記仮止め材の重量が１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内とされていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing an insulating circuit board of the present invention is formed on an insulating layer, a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and the other surface of the insulating layer. A method for manufacturing an insulating circuit board including a metal layer, the method comprising a metal piece joining step of forming the circuit layer or the metal layer by joining a metal piece to the surface of the insulating layer. In the metal piece joining step, a temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component, which is solid at room temperature, is applied to the bonding interface between the insulating layer and the metal piece in a molten state, and the temporary fixing material is used for the insulation. The above-mentioned is carried out by a laminating step in which the layer and the metal piece are aligned and laminated, cooled to room temperature and temporarily fixed, and by pressurizing and heating the laminated body of the insulating layer and the metal piece in the laminating direction. It has a joining step of joining the insulating layer and the metal piece, and the weight of each piece of the metal piece is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joining area is 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less. The inside is characterized in that the weight of the temporary fixing material arranged at the bonding interface between the insulating layer and the metal piece is within the range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less.

この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、絶縁層の表面に１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされるとともに接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされた金属片を接合する際に、金属片と絶縁層との接合界面に１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内でポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を配設し、金属片と絶縁層とを仮止めしているので、その後に金属片と絶縁層とを積層方向に加圧して加熱した際に、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制できるとともに、金属片と絶縁層とを確実に仮止めすることができる。よって、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することができる。 According to the method for manufacturing an insulated circuit board having this configuration, the weight of each insulating layer is set to be within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the bonding area is set to be within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less. When joining the metal pieces, a temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component is arranged at the bonding interface between the metal pieces and the insulating layer within a range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less, and the metal pieces and the insulating layer are bonded. After that, when the metal piece and the insulating layer are pressurized in the stacking direction and heated, the adhesion of carbon residue between the circuit patterns can be suppressed, and the metal piece and the insulating layer can be separated from each other. It can be securely temporarily fixed. Therefore, an insulated circuit board having excellent insulating properties can be manufactured relatively easily.

また、本発明の絶縁回路基板の製造方法は、絶縁層と、この絶縁層の一方の面に形成された回路層と、前記絶縁層の他方の面に形成された金属層と、を備えた絶縁回路基板の製造方法であって、前記回路層及び前記金属層の少なくとも一方は、前記絶縁層側に配置されたアルミニウム層と、このアルミニウム層に積層された銅層と、を有し、前記アルミニウム層の表面に銅又は銅合金からなる金属片を接合することによって前記銅層を形成する金属片接合工程を備えており、前記金属片接合工程においては、前記アルミニウム層と前記金属片との接合界面に、常温で固体のポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を溶融状態で塗布しておき、この仮止め材によって前記アルミニウム層と前記金属片とを位置合わせして積層した状態で常温に冷却して仮止めする積層工程と、前記アルミニウム層と前記金属片の積層体を積層方向に加圧して加熱することにより、前記アルミニウム層と前記金属片を接合する接合工程と、を有しており、前記金属片の１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされ、接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされており、前記絶縁層と前記金属片との接合界面に配設される前記仮止め材の重量が１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内とされていることを特徴としている。 Further, the method for manufacturing an insulated circuit substrate of the present invention includes an insulating layer, a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and a metal layer formed on the other surface of the insulating layer. A method for manufacturing an insulated circuit substrate, wherein at least one of the circuit layer and the metal layer has an aluminum layer arranged on the insulating layer side and a copper layer laminated on the aluminum layer. A metal piece joining step of forming the copper layer by joining a metal piece made of copper or a copper alloy to the surface of the aluminum layer is provided. In the metal piece joining step, the aluminum layer and the metal piece are combined. A temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component, which is solid at room temperature, is applied to the bonding interface in a molten state, and the aluminum layer and the metal piece are aligned and laminated at room temperature by the temporary fixing material. It has a laminating step of cooling and temporarily fixing the metal piece, and a joining step of joining the aluminum layer and the metal piece by pressurizing and heating the laminated body of the aluminum layer and the metal piece in the laminating direction. The weight of each piece of the metal piece is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joint area is within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less, and the bonding between the insulating layer and the metal piece is performed. The temporary fixing material disposed at the interface is characterized in that the weight is in the range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less.

この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、アルミニウム層の上に１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされるとともに接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされた銅又は銅合金からなる金属片を接合する際に、金属片とアルミニウム層との接合界面に１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内でポリエチレングリコールを主成分とする仮止め材を配設し、金属片とアルミニウム層とを仮止めしているので、その後に金属片とアルミニウム層とを積層方向に加圧して加熱した際に、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制できるとともに、金属片とアルミニウム層とを確実に仮止めすることができる。よって、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することができる。 According to the method for manufacturing an insulated circuit board having this configuration, the weight of each aluminum layer is set to be within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the bonding area is set to be within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less. When joining a metal piece made of copper or a copper alloy, a temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component is arranged at the joining interface between the metal piece and the aluminum layer within a range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less. Since the metal piece and the aluminum layer are temporarily fixed, when the metal piece and the aluminum layer are subsequently pressurized and heated in the stacking direction, the adhesion of carbon residue between the circuit patterns can be suppressed and the metal The piece and the aluminum layer can be securely temporarily fixed. Therefore, an insulated circuit board having excellent insulating properties can be manufactured relatively easily.

本発明によれば、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制するとともに、仮止め材によって金属片を確実に仮止めすることができ、絶縁性に優れた絶縁回路基板を比較的容易に製造することが可能な絶縁回路基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the adhesion of carbon residue between circuit patterns and to reliably temporarily fix metal pieces with a temporary fixing material, so that an insulated circuit board having excellent insulating properties can be manufactured relatively easily. It is possible to provide a method for manufacturing an insulated circuit board.

本発明の第一の実施形態である絶縁回路基板の製造方法によって製造された絶縁回路基板を用いたパワーモジュールの断面説明図である。It is sectional drawing of the power module using the insulation circuit board manufactured by the manufacturing method of the insulation circuit board which is 1st Embodiment of this invention. 図１に示す絶縁回路基板の製造方法を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the manufacturing method of the insulation circuit board shown in FIG. 図１に示す絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the insulation circuit board shown in FIG. 本発明の第二の実施形態である絶縁回路基板の製造方法によって製造された絶縁回路基板の概略説明図である。It is the schematic explanatory drawing of the insulation circuit board manufactured by the manufacturing method of the insulation circuit board which is 2nd Embodiment of this invention. 図４に示す絶縁回路基板の製造方法を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the manufacturing method of the insulation circuit board shown in FIG. 図４に示す絶縁回路基板の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the insulation circuit board shown in FIG.

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絶縁回路基板の製造方法によって製造された絶縁回路基板１０、及び、この絶縁回路基板１０を用いたパワーモジュール１を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an insulated circuit board 10 manufactured by the method for manufacturing an insulated circuit board according to an embodiment of the present invention, and a power module 1 using the insulated circuit board 10.

このパワーモジュール１は、絶縁回路基板１０と、この絶縁回路基板１０の一方側（図１において上側）にはんだ層２を介して接合された半導体素子３と、絶縁回路基板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３１と、を備えている。 The power module 1 includes an insulating circuit board 10, a semiconductor element 3 bonded to one side (upper side in FIG. 1) of the insulating circuit board 10 via a solder layer 2, and the other side (FIG. 1) of the insulating circuit board 10. A heat sink 31 disposed on the lower side in 1) is provided.

はんだ層２は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材（いわゆる鉛フリーはんだ材）とされている。
半導体素子３は、半導体を備えた電子部品であり、必要とされる機能に応じて種々の半導体素子が選択される。 The solder layer 2 is, for example, a Sn-Ag-based, Sn-Cu-based, Sn-In-based, or Sn-Ag-Cu-based solder material (so-called lead-free solder material).
The semiconductor element 3 is an electronic component including a semiconductor, and various semiconductor elements are selected according to a required function.

絶縁回路基板１０は、図１に示すように、絶縁層となるセラミックス基板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において下面）に形成された金属層１３と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the insulating circuit board 10 includes a ceramic substrate 11 as an insulating layer, a circuit layer 12 disposed on one surface (upper surface in FIG. 1) of the ceramic substrate 11, and a ceramic substrate 11. It includes a metal layer 13 formed on the other surface (lower surface in FIG. 1).

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って、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、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下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。 The ceramic substrate 11 prevents electrical connection between the circuit layer 12 and the metal layer 13, and is made of AlN (aluminum nitride) having high insulating properties. Further, the thickness of the ceramic substrate 11 is set within the range of 0.2 mm or more and 1.5 mm or less, and in the present embodiment, it is set to 0.635 mm.

回路層１２は、図３に示すように、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金属片２２が接合されることにより形成されている。銅又は銅合金としては、無酸素銅やタフピッチ銅等を用いることができる。本実施形態においては、回路層１２を構成する金属片２２として、無酸素銅の圧延板を打抜いたものが用いられている。
この回路層１２には、上述の金属片２２をパターン状に接合することで回路パターンが形成されており、その一方の面（図１において上面）が、半導体素子３が搭載される搭載面とされている。ここで、回路層１２の厚さは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．８ｍｍに設定されている。 As shown in FIG. 3, the circuit layer 12 is formed by joining a metal piece 22 made of copper or a copper alloy to one surface of the ceramic substrate 11. As the copper or copper alloy, oxygen-free copper, tough pitch copper and the like can be used. In the present embodiment, as the metal piece 22 constituting the circuit layer 12, a rolled plate of oxygen-free copper is punched out.
A circuit pattern is formed in the circuit layer 12 by joining the above-mentioned metal pieces 22 in a pattern, and one surface (upper surface in FIG. 1) is a mounting surface on which the semiconductor element 3 is mounted. Has been done. Here, the thickness of the circuit layer 12 is set within the range of 0.1 mm or more and 3.0 mm or less, and is set to 0.8 mm in the present embodiment.

金属層１３は、図３に示すように、セラミックス基板１１の他方の面に銅又は銅合金からなる金属片２３が接合されることにより形成されている。金属片２３としては、無酸素銅やタフピッチ銅等で構成されたものを用いることができる。本実施形態においては、金属層１３を構成する金属片２３として、タフピッチ銅の圧延板が用いられている。ここで、金属層１３の厚さは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲内に設定されており、本実施形態では０．６ｍｍに設定されている。 As shown in FIG. 3, the metal layer 13 is formed by joining a metal piece 23 made of copper or a copper alloy to the other surface of the ceramic substrate 11. As the metal piece 23, one made of oxygen-free copper, tough pitch copper, or the like can be used. In the present embodiment, a rolled plate of tough pitch copper is used as the metal piece 23 constituting the metal layer 13. Here, the thickness of the metal layer 13 is set within the range of 0.1 mm or more and 3.0 mm or less, and is set to 0.6 mm in the present embodiment.

ヒートシンク３１は、絶縁回路基板１０側の熱を放散するためのものである。ヒートシンク３１は、熱伝導性が良好なアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されており、本実施形態においては、Ａ６０６３合金で構成されている。このヒートシンク３１の厚さは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
なお、ヒートシンク３１と絶縁回路基板１０の金属層１３とは、固相拡散接合されている。 The heat sink 31 is for dissipating heat on the insulating circuit board 10 side. The heat sink 31 is made of aluminum or an aluminum alloy having good thermal conductivity, and in this embodiment, it is made of an A6063 alloy. The thickness of the heat sink 31 is set within the range of 3 mm or more and 10 mm or less.
The heat sink 31 and the metal layer 13 of the insulating circuit board 10 are solid-phase diffusion bonded.

次に、本実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。
まず、図３で示すように、セラミックス基板１１の一方の面に複数の金属片２２を接合して回路層１２を形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面に金属片２３を接合して金属層１３を形成する（金属片接合工程Ｓ０１）。 Next, the method of manufacturing the insulated circuit board according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
First, as shown in FIG. 3, a plurality of metal pieces 22 are joined to one surface of the ceramic substrate 11 to form a circuit layer 12, and a metal piece 23 is joined to the other surface of the ceramic substrate 11 to form a metal. The layer 13 is formed (metal piece joining step S01).

この金属片接合工程Ｓ０１においては、まず、図３に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に複数の金属片２２が接合される予定の領域にろう材ペースト２６を塗布し、乾燥させる。また、セラミックス基板１１の他方の面に金属片２３が接合される予定の領域にろう材ペースト２７を塗布し乾燥させる。ろう材ペースト２６，２７としては、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系ろう材やＡｇ−Ｔｉ系ろう材を用いており、その塗布厚さ（乾燥後）が４μｍ以上７μｍ以下の範囲内とされている。 In this metal piece joining step S01, first, as shown in FIG. 3, a brazing material paste 26 is applied to a region where a plurality of metal pieces 22 are to be joined on one surface of the ceramic substrate 11 and dried. Further, the brazing material paste 27 is applied to the region where the metal piece 23 is to be bonded to the other surface of the ceramic substrate 11 and dried. As the brazing pastes 26 and 27, Ag-Cu-Ti brazing material and Ag-Ti brazing material are used, and the coating thickness (after drying) is within the range of 4 μm or more and 7 μm or less.

そして、複数の金属片２２及び金属片２３上に仮止め材４０を塗布し、仮止め材４０がろう材ペースト２６，２７を向くように、複数の金属片２２及び金属片２３を積層する（積層工程Ｓ１１）。
この積層工程Ｓ１１においては、乾燥したろう材ペースト２６と金属片２２との間及び、乾燥したろう材ペースト２７と金属片２３との間に、それぞれ仮止め材４０が配設されており、金属片２２とセラミックス基板１１（ろう材ペースト２６）とが、セラミックス基板（ろう材ペースト２７）と金属片２３とが、位置決めされて仮止めされている。
ここで、本実施形態では、セラミックス基板１１の一方の面に複数の金属片２２をパターン状に配置することにより、回路パターンが形成される。 Then, the temporary fixing material 40 is applied onto the plurality of metal pieces 22 and the metal pieces 23, and the plurality of metal pieces 22 and the metal pieces 23 are laminated so that the temporary fixing material 40 faces the brazing material pastes 26 and 27 (. Laminating step S11).
In this laminating step S11, the temporary fixing material 40 is disposed between the dried brazing material paste 26 and the metal piece 22, and between the dried brazing material paste 27 and the metal piece 23, respectively, and the metal The piece 22 and the ceramics substrate 11 (wax material paste 26) are positioned, and the ceramics substrate (wax material paste 27) and the metal piece 23 are temporarily fixed.
Here, in the present embodiment, a circuit pattern is formed by arranging a plurality of metal pieces 22 in a pattern on one surface of the ceramic substrate 11.

本実施形態において使用される仮止め材４０は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とするものとされている。この仮止め材４０は、室温（２５℃）で固体であり、例えば、５０℃以上で溶融状態となる。そこで、溶融状態の仮止め材４０を塗布し、溶融状態で金属片２２、２３を積層し、位置決めを行った状態で冷却して仮止め材４０を固化させることによって、セラミックス基板１１と金属片２２、２３が仮止めされることになる。 The temporary fixing material 40 used in the present embodiment is made to contain polyethylene glycol (PEG) as a main component. The temporary fixing material 40 is solid at room temperature (25 ° C.), and is in a molten state at, for example, 50 ° C. or higher. Therefore, the ceramic substrate 11 and the metal piece are solidified by applying the temporary fixing material 40 in the molten state, laminating the metal pieces 22 and 23 in the molten state, and cooling in the positioned state to solidify the temporary fixing material 40. 22 and 23 will be temporarily fixed.

本実施形態においては、金属片２２及び金属片２３は、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされ、１個当たりの接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされている。
そして、本実施形態では、金属片２２，２３とセラミックス基板１１との接合界面に配設される仮止め材４０の重量が、金属片２２，２３の１個当たり１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内とされている。 In the present embodiment, the weight of each of the metal pieces 22 and 23 is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joint area per piece is within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less. There is.
In the present embodiment, the weight of the temporary fixing material 40 arranged at the bonding interface between the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11 is 1.5 mg or more and 4.0 mg or less per metal piece 22 or 23. It is said to be within the range of.

ここで、本実施形態においては、ろう材ペースト２６，２７とポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０とが直接接触することから、ろう材ペースト２６，２７に含まれる有機物とポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等の仮止め材４０に含まれる有機物とが必要以上に反応しないように、ろう材ペースト２６，２７の成分を適宜選択することが好ましい。 Here, in the present embodiment, since the brazing material pastes 26 and 27 and the temporary fixing material 40 containing polyethylene glycol (PEG) as a main component come into direct contact with each other, the organic substances contained in the brazing material pastes 26 and 27 and polyethylene It is preferable to appropriately select the components of the brazing pastes 26 and 27 so that the organic substances contained in the temporary fixing material 40 such as glycol (PEG) do not react more than necessary.

次いで、金属片２２、セラミックス基板１１、金属片２３の積層体を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、金属片２２とセラミックス基板１１とを接合して回路層１２を形成し、金属片２３とセラミックス基板１１とを接合して金属層１３を形成する（接合工程Ｓ１２）。
この接合工程Ｓ１２における接合条件は、真空条件は１．０×１０^−２Ｐａ以下、加熱温度は８１０℃以上８５０℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は１０分以上６０分以下の範囲内、積層方向の加圧荷重が０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下（０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）の範囲内に設定されている。 Next, the laminated body of the metal piece 22, the ceramic substrate 11, and the metal piece 23 is charged into a vacuum heating furnace in a state of being pressurized in the stacking direction using a pressurizing device, and the metal piece 22 and the ceramic substrate 11 are joined. The circuit layer 12 is formed, and the metal piece 23 and the ceramic substrate 11 are joined to form the metal layer 13 (joining step S12).
The joining conditions in this joining step S12 are as follows: the vacuum condition is 1.0 × ^10-2 Pa or less, the heating temperature is within the range of 810 ° C. or higher and 850 ° C. or lower, and the holding time at the heating temperature is 10 minutes or longer and 60 minutes or lower. range, pressure load in the stacking direction is in the range of 0.5MPa inclusive 0.05MPa (0.5kgf / cm ² or more 5.0 kgf / cm ² or less).

なお、接合工程Ｓ１２における加熱温度の下限は８２５℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は８４５℃以下とすることが好ましい。
また、接合工程Ｓ１２における加熱温度での保持時間の下限は２０分以上とすることが好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は４０分以下とすることが好ましい。
さらに、接合工程Ｓ１２における加圧荷重の下限は０．１ＭＰａ以上（１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上）とすることが好ましい。一方、加圧荷重の上限は０．３ＭＰａ以下（３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）とすることが好ましい。 The lower limit of the heating temperature in the joining step S12 is preferably 825 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 845 ° C. or lower.
Further, the lower limit of the holding time at the heating temperature in the joining step S12 is preferably 20 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the holding time at the heating temperature is preferably 40 minutes or less.
Further, the lower limit of the pressurized load in the joining step S12 is preferably 0.1 MPa or more (1.0 kgf / cm ² or more). On the other hand, the upper limit of the pressurized load is preferably 0.3 MPa or less (3.0 kgf / cm ² or less).

以上のような工程によって、本実施形態である絶縁回路基板１０が製造される。 The insulated circuit board 10 according to the present embodiment is manufactured by the above steps.

次に、この絶縁回路基板１０の金属層１３の他方側にヒートシンク３１を積層し、絶縁回路基板１０とヒートシンク３１とが積層されたヒートシンク積層体を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、アルミニウムと銅との共晶温度未満の加熱温度で保持することにより、金属層１３とヒートシンク３１を固相拡散接合する（ヒートシンク接合工程Ｓ０２）。
このヒートシンク接合工程Ｓ０２における接合条件は、真空条件は１０^−３Ｐａ以下、加熱温度は５１０℃以上５４５℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が４５分以上１２０分以下の範囲内に設定されている。 Next, the heat sink 31 is laminated on the other side of the metal layer 13 of the insulating circuit board 10, and the heat sink laminate in which the insulating circuit board 10 and the heat sink 31 are laminated is pressurized in the stacking direction by using a pressurizing device. In this state, the metal layer 13 and the heat sink 31 are solid-phase diffusion-bonded by charging the metal layer 13 and the heat sink 31 at a heating temperature lower than the eutectic temperature of aluminum and copper (heat sink bonding step S02).
The joining conditions in the heat sink joining step S02 are set so that the vacuum condition is 10 ^-3 Pa or less, the heating temperature is within the range of 510 ° C. or higher and 545 ° C. or lower, and the holding time at the heating temperature is set within the range of 45 minutes or more and 120 minutes or less. Has been done.

次いで、回路層１２の一方の面に、はんだ材を介して半導体素子３を積層し、加熱炉内においてはんだ接合する（半導体素子接合工程Ｓ０３）。
上記のようにして、図１に示すパワーモジュール１が製造される。 Next, the semiconductor element 3 is laminated on one surface of the circuit layer 12 via a solder material, and solder-bonded in the heating furnace (semiconductor element bonding step S03).
As described above, the power module 1 shown in FIG. 1 is manufactured.

以上のような構成とされた本実施形態である絶縁回路基板の製造方法によれば、セラミックス基板１１の表面に、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされるとともに接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされた金属片２２，２３を接合する際に、金属片２２，２３とセラミックス基板１１との接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を１．５ｍｇ以上配設し、金属片２２，２３とセラミックス基板１１とを仮止めしているので、金属片２２，２３とセラミックス基板１１とを確実に仮止めすることができ、その後の工程において、金属片２２，２３とセラミックス基板１１との位置ズレや金属片２２，２３の脱落を抑制することが可能となる。よって、絶縁回路基板１０を比較的容易に製造することが可能となる。 According to the method for manufacturing an insulated circuit board according to the present embodiment having the above configuration, the weight of each of the ceramic substrates 11 is set to be within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the bonding area is large. in joining metal pieces 22, 23 and 600 mm ² or more 1400 mm ² within the range, the bonding interface between the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11, tacking mainly composed of polyethylene glycol (PEG) Since the material 40 is arranged in an amount of 1.5 mg or more and the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11 are temporarily fixed, the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11 can be reliably temporarily fixed. In the above step, it is possible to prevent the metal pieces 22 and 23 from being displaced from each other and the metal pieces 22 and 23 from falling off. Therefore, the insulated circuit board 10 can be manufactured relatively easily.

さらに、金属片２２，２３とセラミックス基板１１との接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を４．０ｍｇ以下配設し、金属片２２，２３とセラミックス基板１１とを仮止めしているので、その後の接合工程Ｓ１２において金属片２２，２３とセラミックス基板１１とを積層方向に加圧して加熱した際に、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制できる。これにより、絶縁回路基板１０において絶縁性が低下することを抑制できる。 Further, 4.0 mg or less of a temporary fixing material 40 containing polyethylene glycol (PEG) as a main component is arranged at the bonding interface between the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11, and the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11 are combined. Is temporarily fixed, so that when the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11 are pressurized and heated in the subsequent bonding step S12, adhesion of carbon residue between the circuit patterns can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the insulating property of the insulated circuit board 10.

また、本実施形態においては、複数の金属片２２をセラミックス基板１１にパターン状に配置して接合することにより回路パターンを形成しているので、仮止め材４０で位置決めすることにより、精度良く回路パターンを形成することが可能となる。また、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することにより、パターン間の絶縁性に優れた回路層１２を形成することが可能となる。 Further, in the present embodiment, since the circuit pattern is formed by arranging a plurality of metal pieces 22 on the ceramic substrate 11 in a pattern and joining them, the circuit can be accurately positioned by positioning with the temporary fixing material 40. It is possible to form a pattern. Further, by suppressing the adhesion of carbon residue between the circuit patterns, it is possible to form the circuit layer 12 having excellent insulation between the patterns.

次に、本発明の第二の実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図４から図６を参照して説明する。なお、第一の実施形態と同一の部材には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
この絶縁回路基板１１０は、図４に示すように、セラミックス基板１１（絶縁層）と、このセラミックス基板１１の一方の面（図４において上面）に形成された回路層１１２と、セラミックス基板１１の他方の面（図４において下面）に形成された金属層１１３と、を備えている。 Next, a method of manufacturing an insulated circuit board according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6. The same members as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 4, the insulating circuit board 110 includes a ceramic substrate 11 (insulating layer), a circuit layer 112 formed on one surface (upper surface in FIG. 4) of the ceramic substrate 11, and a ceramic substrate 11. It includes a metal layer 113 formed on the other surface (lower surface in FIG. 4).

金属層１１３は、図６に示すように、セラミックス基板１１の他方の面（図６において下面）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片１２３が接合されることによって形成されている。 As shown in FIG. 6, the metal layer 113 is formed by joining an aluminum piece 123 made of aluminum or an aluminum alloy to the other surface (lower surface in FIG. 6) of the ceramic substrate 11.

回路層１１２は、図４で示すように、セラミックス基板１１の一方の面に配設されたアルミニウム層１１２Ａと、このアルミニウム層１１２Ａの一方側（図４において上側）に積層された銅層１１２Ｂと、を有している。 As shown in FIG. 4, the circuit layer 112 includes an aluminum layer 112A arranged on one surface of the ceramic substrate 11 and a copper layer 112B laminated on one side (upper side in FIG. 4) of the aluminum layer 112A. ,have.

アルミニウム層１１２Ａは、図６に示すように、複数のアルミニウム片１２２Ａ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。本実施形態においては、アルミニウム層１１２Ａは、純度が９９．９９ｍａｓｓ％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）の圧延板からなるアルミニウム片１２２Ａがセラミックス基板１１に接合されることにより形成されている。
銅層１１２Ｂは、図６に示すように、アルミニウム層１１２Ａの一方側（図４において上側）に、銅片１２２Ｂ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、銅層１１２Ｂは、図６に示すように、無酸素銅の圧延板からなる複数の銅片１２２Ｂがアルミニウム層１１２Ａに固相拡散接合されることにより形成されている。 As shown in FIG. 6, the aluminum layer 112A is formed by joining a plurality of aluminum pieces 122A to one surface of the ceramic substrate 11. In the present embodiment, the aluminum layer 112A is formed by joining an aluminum piece 122A made of a rolled plate of aluminum (so-called 4N aluminum) having a purity of 99.99 mass% or more to the ceramic substrate 11.
As shown in FIG. 6, the copper layer 112B is formed by joining a copper piece 122B to one side (upper side in FIG. 4) of the aluminum layer 112A. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the copper layer 112B is formed by solid-phase diffusion bonding of a plurality of copper pieces 122B made of rolled oxygen-free copper plates to the aluminum layer 112A.

次に、本実施形態である絶縁回路基板の製造方法について、図５及び図６を参照して説明する。
まず、図６で示すように、セラミックス基板１１の一方の面にアルミニウム片１２２Ａを接合してアルミニウム層１１２Ａを形成するとともに、セラミックス基板１１の他方の面にアルミニウム片１２３を接合して金属層１１３を形成する（アルミニウム片接合工程Ｓ１０１）。
このとき、複数のアルミニウム片１２２Ａをパターン状に配置することにより、回路パターンが形成される。 Next, the method of manufacturing the insulated circuit board according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
First, as shown in FIG. 6, an aluminum piece 122A is bonded to one surface of the ceramic substrate 11 to form an aluminum layer 112A, and an aluminum piece 123 is bonded to the other surface of the ceramic substrate 11 to form a metal layer 113. (Aluminum single-piece joining step S101).
At this time, a circuit pattern is formed by arranging the plurality of aluminum pieces 122A in a pattern.

このアルミニウム片接合工程Ｓ１０１においては、まず、図６に示すように、セラミックス基板１１の一方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材１２６を介在させ、アルミニウム層１１２Ａとなるアルミニウム片１２２Ａを積層し、セラミックス基板１１の他方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系のろう材１２７を介在させ、金属層１３となるアルミニウム片１２３を積層する（アルミ積層工程Ｓ１１１）
ここで、本実施形態では、予めアルミニウム片１２２Ａとろう材１２６、及び、アルミニウム片１２３とろう材１２７とが超音波接合によって一体化されている。 In the aluminum piece joining step S101, first, as shown in FIG. 6, an Al—Si-based brazing material 126 is interposed on one surface of the ceramic substrate 11 and an aluminum piece 122A to be an aluminum layer 112A is laminated. , An Al—Si based brazing material 127 is interposed on the other surface of the ceramic substrate 11, and an aluminum piece 123 to be a metal layer 13 is laminated (aluminum lamination step S111).
Here, in the present embodiment, the aluminum piece 122A and the brazing material 126, and the aluminum piece 123 and the brazing material 127 are previously integrated by ultrasonic bonding.

このアルミ積層工程Ｓ１１１においては、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａとの接合界面、及び、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２３との接合界面に、それぞれ仮止め材４０が配設されており、アルミニウム片１２２Ａとセラミックス基板１１、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２３とが位置決めされて仮止めされている。
本実施形態において使用される仮止め材４０は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とするものとされている。この仮止め材４０は、室温（２５℃）で固体であり、例えば、５０℃以上で溶融状態となる。そこで、溶融状態の仮止め材４０を塗布し、溶融状態でセラミックス基板１１にアルミニウム片１２２Ａ及びアルミニウム片１２３を積層し、位置決めを行った状態で冷却して仮止め材４０を固化させることによって、セラミックス基板１１とアルミニウム片１２２Ａ、１２３が仮止めされることになる。 In the aluminum lamination step S111, temporary fixing materials 40 are arranged at the joining interface between the ceramic substrate 11 and the aluminum piece 122A and at the joining interface between the ceramic substrate 11 and the aluminum piece 123, respectively, and the aluminum piece 122A The ceramic substrate 11, the ceramic substrate 11 and the aluminum piece 123 are positioned and temporarily fixed.
The temporary fixing material 40 used in the present embodiment is made to contain polyethylene glycol (PEG) as a main component. The temporary fixing material 40 is solid at room temperature (25 ° C.), and is in a molten state at, for example, 50 ° C. or higher. Therefore, the temporary fixing material 40 in the molten state is applied, the aluminum pieces 122A and the aluminum pieces 123 are laminated on the ceramic substrate 11 in the molten state, and the temporary fixing material 40 is solidified by cooling in the positioned state. The ceramic substrate 11 and the aluminum pieces 122A and 123 are temporarily fixed.

本実施形態においては、アルミニウム片１２２Ａ、１２３は、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされ、１個当たりの接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされている。
そして、本実施形態では、アルミニウム片１２２Ａ、１２３とセラミックス基板１１との接合界面に配設される仮止め材４０の重量が、アルミニウム片１２２Ａ、１２３の１個当たり１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内とされている。 In the present embodiment, the weights of the aluminum pieces 122A and 123 are in the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joint area per piece is in the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less.
In the present embodiment, the weight of the temporary fixing material 40 arranged at the bonding interface between the aluminum pieces 122A and 123 and the ceramic substrate 11 is 1.5 mg or more and 4.0 mg or less per piece of the aluminum pieces 122A and 123. It is said to be within the range of.

次いで、アルミニウム片１２２Ａ、セラミックス基板１１、アルミニウム片１２３の積層体を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、アルミニウム片１２２Ａとセラミックス基板１１とを接合してアルミニウム層１１２Ａを形成し、アルミニウム片１２３とセラミックス基板１１とを接合して金属層１１３を形成する（アルミ接合工程Ｓ１１２）。
このアルミ接合工程Ｓ１１２における接合条件は、真空条件は１．０×１０^−２Ｐａ以下、加熱温度は６１０℃以上６５０℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は２０分以上９０分以下の範囲内、積層方向の加圧荷重が０．１ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下（１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上７．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）の範囲内に設定されている。 Next, the laminated body of the aluminum piece 122A, the ceramic substrate 11, and the aluminum piece 123 is charged into the vacuum heating furnace in a state of being pressurized in the stacking direction using a pressurizing device, and the aluminum piece 122A and the ceramic substrate 11 are joined. The aluminum layer 112A is formed, and the aluminum piece 123 and the ceramic substrate 11 are joined to form the metal layer 113 (aluminum joining step S112).
The joining conditions in the aluminum joining step S112 are as follows: the vacuum condition is 1.0 × ^10-2 Pa or less, the heating temperature is within the range of 610 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, and the holding time at the heating temperature is 20 minutes or longer and 90 minutes or lower. The pressurizing load in the stacking direction is set within the range of 0.1 MPa or more and 0.7 MPa or less (1.0 kgf / cm ² or more and 7.0 kgf / cm ² or less).

なお、アルミ接合工程Ｓ１１２における加熱温度の下限は６３０℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は６４５℃以下とすることが好ましい。
また、アルミ接合工程Ｓ１１２における加熱温度での保持時間の下限は３０分以上とすることが好ましい。一方、加熱温度での保持時間の上限は６０分以下とすることが好ましい。
さらに、アルミ接合工程Ｓ１１２における加圧荷重の下限は０．２ＭＰａ以上（２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上）とすることが好ましい。一方、加圧荷重の上限は０．５ＭＰａ以下（５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下）とすることが好ましい。 The lower limit of the heating temperature in the aluminum joining step S112 is preferably 630 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 645 ° C. or lower.
Further, the lower limit of the holding time at the heating temperature in the aluminum joining step S112 is preferably 30 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the holding time at the heating temperature is preferably 60 minutes or less.
Further, the lower limit of the pressurized load in the aluminum joining step S112 is preferably 0.2 MPa or more (2.0 kgf / cm ² or more). On the other hand, the upper limit of the pressurized load is preferably 0.5 MPa or less (5.0 kgf / cm ² or less).

次に、図６で示すように、アルミニウム層１１２Ａの表面に、銅又は銅合金からなる銅片１２２Ｂを接合して銅層１１２Ｂを形成する（銅片接合工程Ｓ１０２）。
この銅片接合工程Ｓ１０２においては、まず、図６に示すように、アルミニウム層１１２Ａの表面に、銅層１１２Ｂとなる銅片１２２Ｂを積層する（銅積層工程Ｓ１２１）。
このとき、パターン状に配置されたアルミニウム層１１２Ａの上にそれぞれ銅片１２２Ｂを積層する。 Next, as shown in FIG. 6, a copper piece 122B made of copper or a copper alloy is joined to the surface of the aluminum layer 112A to form a copper layer 112B (copper piece joining step S102).
In the copper piece joining step S102, first, as shown in FIG. 6, a copper piece 122B to be a copper layer 112B is laminated on the surface of the aluminum layer 112A (copper laminating step S121).
At this time, copper pieces 122B are laminated on the aluminum layers 112A arranged in a pattern.

この銅積層工程Ｓ１２１においては、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとの接合界面に仮止め材４０が配設されており、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとが位置決めされて仮止めされている。
本実施形態において使用される仮止め材４０は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とするものとされている。この仮止め材４０は、室温（２５℃）で固体であり、例えば、５０℃以上で溶融状態となる。そこで、溶融状態の仮止め材４０を塗布し、溶融状態でアルミニウム層１１２Ａ上に銅片１２２Ｂを積層し、位置決めを行った状態で冷却して仮止め材４０を固化させることによって、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂが仮止めされることになる。 In this copper laminating step S121, a temporary fixing material 40 is arranged at the bonding interface between the aluminum layer 112A and the copper piece 122B, and the copper piece 122B and the aluminum layer 112A are positioned and temporarily fixed.
The temporary fixing material 40 used in the present embodiment is made to contain polyethylene glycol (PEG) as a main component. The temporary fixing material 40 is solid at room temperature (25 ° C.), and is in a molten state at, for example, 50 ° C. or higher. Therefore, the temporary fixing material 40 in the molten state is applied, the copper piece 122B is laminated on the aluminum layer 112A in the molten state, and the aluminum layer 112A is solidified by cooling in the positioned state to solidify the temporary fixing material 40. And the copper piece 122B will be temporarily fixed.

本実施形態においては、銅片１２２Ｂは、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされ、１個当たりの接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされている。
そして、本実施形態では、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとの接合界面に配設される仮止め材４０の重量が、銅片１２２Ｂの１個当たり１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下の範囲内とされている。 In the present embodiment, the weight of each copper piece 122B is in the range of 4 g or more and 10 g or less, and the bonding area per piece is in the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less.
In the present embodiment, the weight of the temporary fixing material 40 arranged at the bonding interface between the copper piece 122B and the aluminum layer 112A is within the range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less per copper piece 122B. Has been done.

次いで、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａの積層体を、加圧装置を用いて積層方向に加圧した状態で真空加熱炉に装入し、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとを固相拡散接合して回路層１１２を形成する（銅接合工程Ｓ１２２）。
この銅接合工程Ｓ１２２における接合条件は、真空条件は１０^−３Ｐａ以下、加熱温度は５００℃以上５４５℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が４５ｍｉｎ以上１２０ｍｉｎ以下の範囲内に設定されている。 Next, the laminate of the copper piece 122B and the aluminum layer 112A is charged into a vacuum heating furnace in a state of being pressurized in the lamination direction using a pressurizing device, and the copper piece 122B and the aluminum layer 112A are solid-phase diffusion bonded. The circuit layer 112 is formed (copper bonding step S122).
The joining conditions in the copper joining step S122 are set such that the vacuum condition is 10 ^-3 Pa or less, the heating temperature is within the range of 500 ° C. or higher and 545 ° C. or lower, and the holding time at the heating temperature is set within the range of 45 min or more and 120 min or lower. There is.

以上のような工程によって、本実施形態である絶縁回路基板１１０が製造される。 The insulated circuit board 110 according to the present embodiment is manufactured by the above steps.

以上のような構成とされた本実施形態である絶縁回路基板の製造方法によれば、セラミックス基板１１の表面に、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされるとともに接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされたアルミニウム片１２２Ａ，１２３を接合する際に、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１との接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を１．５ｍｇ以上配設し、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１とを仮止めしているので、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１とを確実に仮止めすることができ、その後の工程において、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１との位置ズレやアルミニウム片１２２Ａ，１２３の脱落を抑制することが可能となる。 According to the method for manufacturing an insulated circuit board according to the present embodiment having the above configuration, the weight of each ceramic substrate 11 is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the bonding area is large. in joining aluminum pieces 122A, 123, which is a 600 mm ² or more 1400 mm ² within the range, the bonding interface between the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11, tacking mainly composed of polyethylene glycol (PEG) Since the material 40 is arranged in an amount of 1.5 mg or more and the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11 are temporarily fixed, the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11 can be reliably temporarily fixed, and then. In the above step, it is possible to suppress the positional deviation between the aluminum pieces 122A and 123 and the ceramic substrate 11 and the falling off of the aluminum pieces 122A and 123.

さらに、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１との接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を４．０ｍｇ以下配設し、アルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１とを仮止めしているので、その後のアルミ接合工程Ｓ１１２においてアルミニウム片１２２Ａ，１２３とセラミックス基板１１とを積層方向に加圧して加熱した際に、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制できる。 Further, 4.0 mg or less of a temporary fixing material 40 containing polyethylene glycol (PEG) as a main component is arranged at the bonding interface between the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11, and the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11 are combined. When the aluminum pieces 122A, 123 and the ceramic substrate 11 are pressurized and heated in the stacking direction in the subsequent aluminum joining step S112, adhesion of carbon residue between the circuit patterns can be suppressed.

また、本実施形態においては、アルミニウム層１１２Ａの表面に、１個当たりの重量が４ｇ以上１０ｇ以下の範囲内とされるとともに接合面積が６００ｍｍ^２以上１４００ｍｍ^２以下の範囲内とされた銅片１２２Ｂを接合する際に、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとの接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を１．５ｍｇ以上配設し、アルミニウム層１１２Ａと銅片１２２Ｂとを仮止めしているので、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとを確実に仮止めすることができ、その後の工程において、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとの位置ズレや銅片１２２Ｂの脱落を抑制することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the surface of the aluminum layer 112A has a copper piece 122B having a weight of 4 g or more and 10 g or less and a bonding area of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less. At the bonding interface between the copper piece 122B and the aluminum layer 112A, 1.5 mg or more of a temporary fixing material 40 containing polyethylene glycol (PEG) as a main component is disposed, and the aluminum layer 112A and the copper piece 122B are joined together. Is temporarily fixed, the copper piece 122B and the aluminum layer 112A can be reliably temporarily fixed, and in the subsequent steps, the displacement between the copper piece 122B and the aluminum layer 112A and the dropout of the copper piece 122B are suppressed. It becomes possible to do.

さらに、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとの接合界面に、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を主成分とする仮止め材４０を４．０ｍｇ以下配設し、銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとを仮止めしているので、その後の銅接合工程Ｓ１２２において銅片１２２Ｂとアルミニウム層１１２Ａとを積層方向に加圧して加熱した際に、回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制できる。 Further, 4.0 mg or less of a temporary fixing material 40 containing polyethylene glycol (PEG) as a main component is arranged at the bonding interface between the copper piece 122B and the aluminum layer 112A, and the copper piece 122B and the aluminum layer 112A are temporarily fixed. Therefore, when the copper piece 122B and the aluminum layer 112A are pressurized and heated in the stacking direction in the subsequent copper bonding step S122, adhesion of carbon residue between the circuit patterns can be suppressed.

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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the invention.

例えば、本実施形態では、絶縁回路基板の回路層にパワー半導体素子を搭載してパワーモジュールを構成するものとして説明したが、これに限定されることはない。例えば、絶縁回路基板にＬＥＤ素子を搭載してＬＥＤモジュールを構成してもよいし、絶縁回路基板の回路層に熱電素子を搭載して熱電モジュールを構成してもよい。
また、本実施形態では、絶縁層をセラミックス基板で構成したもので説明したが、これに限定されることはなく、絶縁層を樹脂等で構成したものであってもよい。 For example, in the present embodiment, the power module is configured by mounting a power semiconductor element on the circuit layer of the insulated circuit board, but the present embodiment is not limited to this. For example, an LED element may be mounted on an insulated circuit board to form an LED module, or a thermoelectric element may be mounted on a circuit layer of an insulated circuit board to form a thermoelectric module.
Further, in the present embodiment, the description has been made with the insulating layer made of a ceramic substrate, but the present invention is not limited to this, and the insulating layer may be made of a resin or the like.

さらに、本実施形態では、セラミックス基板とアルミニウム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、固相拡散接合によって接合してもよい。さらに、接合面にＣｕ、Ｓｉ等の添加元素を固着させ、これらの添加元素を拡散させることで溶融・凝固させる過渡液相接合法（ＴＬＰ）によって接合してもよい。また、接合界面を半溶融状態として接合してもよい。 Further, in the present embodiment, the ceramic substrate and the aluminum plate have been described as being bonded by using a brazing material, but the present invention is not limited to this, and solid-phase diffusion bonding may be used for bonding. Further, it may be bonded by a transient liquid phase bonding method (TLP) in which additive elements such as Cu and Si are fixed to the bonding surface and melted and solidified by diffusing these additive elements. Further, the bonding interface may be joined in a semi-molten state.

また、本実施形態では、絶縁回路基板（金属層）とヒートシンクとを固相拡散接合によっ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、ろう付け、ＴＬＰ等の他の接合方法を適用してもよい。
さらに、本実施形態では、ヒートシンクをアルミニウムから成るものとして説明したが、これに限定されることはなく、銅等で構成されていてもよいし、内部に冷却媒体が流通される流路を備えたものであってもよい。 Further, in the present embodiment, the insulation circuit board (metal layer) and the heat sink have been described as being bonded by solid phase diffusion bonding, but the present invention is not limited to this, and other bonding methods such as brazing and TLP are used. May be applied.
Further, in the present embodiment, the heat sink has been described as being made of aluminum, but the present invention is not limited to this, and the heat sink may be made of copper or the like, and has a flow path through which the cooling medium is circulated. It may be a heat sink.

また、本実施形態においては、金属片とセラミックス基板との接合と、絶縁回路基板とヒートシンクの接合を、別の工程で実施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、金属片、セラミックス基板、ヒートシンクを積層して、これを積層方向に加圧して加熱し、これらの接合を同一の工程で実施してもよい。 Further, in the present embodiment, the joining of the metal piece and the ceramic substrate and the joining of the insulating circuit board and the heat sink have been described as being carried out in different steps, but the present invention is not limited to this, and the metal piece is not limited to this. , The ceramic substrate and the heat sink may be laminated, pressed in the stacking direction and heated, and the bonding thereof may be carried out in the same step.

また、第一実施形態において、金属片２２及び金属片２３が無酸素銅からなるものとして説明したが、これに限定されることはなく、アルミニウムやアルミニウム合金を用いることもできる。 Further, in the first embodiment, the metal piece 22 and the metal piece 23 have been described as being made of oxygen-free copper, but the present invention is not limited to this, and aluminum or an aluminum alloy can also be used.

また、上記実施形態において、溶融温度が５０℃以上の仮止め材４０を用いたが、これに限定されることはない。ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は平均重量分子量によって、溶融温度が異なる。平均重量分子量８００〜２００００のものが好ましい。平均重量分子量が８００未満では常温で液体となるため取り扱い性が悪化するおそれがあり、２００００を超えると、融点が高くなるため、塗布作業性が悪化するおそれが有る。なお、平均重量分子量８００〜１０００のものは溶融温度が約４０℃、平均重量分子量６０００でも溶融温度が約６０℃程度である。 Further, in the above embodiment, the temporary fixing material 40 having a melting temperature of 50 ° C. or higher is used, but the present invention is not limited to this. The melting temperature of polyethylene glycol (PEG) varies depending on the average weight molecular weight. Those having an average weight molecular weight of 800 to 20000 are preferable. If the average weight molecular weight is less than 800, the liquid becomes liquid at room temperature, so that the handleability may deteriorate. If the average weight molecular weight exceeds 20000, the melting point becomes high, so that the coating workability may deteriorate. Those having an average weight molecular weight of 800 to 1000 have a melting temperature of about 40 ° C., and those having an average weight molecular weight of 6000 also have a melting temperature of about 60 ° C.

以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。 The results of the confirmation experiment conducted to confirm the effect of the present invention will be described below.

（実施例１）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（４３ｍｍ×３７ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）を準備し、このセラミックス基板の一方の面に回路層となる無酸素銅からなる銅片（表１参照）をろう材を介して積層し、セラミックス基板の他方の面に金属層となる無酸素銅からなる銅片（４０ｍｍ×３４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層した。
なお、ろう材として、９０ｍａｓｓ％Ａｇ−１０ｍａｓｓ％Ｔｉ合金からなるろう材ペースト（塗布厚さ０．００５５ｍｍ）を用いて、それぞれの銅片に塗布した。
ここで、セラミックス基板の一方の面には、パターン間距離が６ｍｍとなるように銅片を接合して回路パターンを形成した。 (Example 1)
A ceramic substrate made of AlN (43 mm × 37 mm × 0.635 mmt) was prepared, and a copper piece made of oxygen-free copper (see Table 1) as a circuit layer was laminated on one surface of the ceramic substrate via a brazing material. , A copper piece (40 mm × 34 mm × 0.8 mmt) made of oxygen-free copper to be a metal layer was laminated on the other surface of the ceramics substrate via a brazing material.
As the brazing material, a brazing material paste (coating thickness 0.0055 mm) made of a 90 mass% Ag-10 mass% Ti alloy was used and applied to each copper piece.
Here, a circuit pattern was formed by joining copper pieces to one surface of the ceramic substrate so that the distance between the patterns was 6 mm.

このとき、セラミックス基板及び銅片の接合面に、表１に示す条件で仮止め材を配置し、セラミックス基板と銅片の位置決めを行って仮止めした。
なお、仮止め材としては、ポリエチレングリコール（関東化学株式会社製、平均重量分子量１０００、含有率９０％以上）を用いた。 At this time, a temporary fixing material was placed on the joint surface between the ceramic substrate and the copper piece under the conditions shown in Table 1, and the ceramic substrate and the copper piece were positioned and temporarily fixed.
As the temporary fixing material, polyethylene glycol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., average weight molecular weight 1000, content 90% or more) was used.

この積層体を積層方向に加圧して、真空炉内（１．０×１０^−３Ｐａ）に装入して表１に示す条件でセラミックス基板と銅片とを接合し、絶縁回路基板を製造した。
上述のようにして得られた絶縁回路基板について、回路層のパターン間における抵抗値を測定した。 This laminate is pressurized in the lamination direction, charged into a vacuum furnace (1.0 × 10 ^-3 Pa), and the ceramic substrate and the copper piece are joined under the conditions shown in Table 1 to manufacture an insulated circuit substrate. did.
With respect to the insulated circuit board obtained as described above, the resistance values between the patterns of the circuit layers were measured.

（抵抗値）
耐電圧試験機（菊水電子工業株式会社製ＴＯＳ５０５０）を用いて、接合後の絶縁回路基板のそれぞれの回路パターンにそれぞれ電極を当てて抵抗値を測定した。 (Resistance value)
Using a withstand voltage tester (TOS5050 manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.), electrodes were applied to each circuit pattern of the insulated circuit board after bonding, and the resistance value was measured.

仮止め材の重量が１．５ｍｇ未満であった比較例１では、接合作業中にセラミックス基板から銅片が外れてしまい、接合することができなかった。仮止め材の重量が４ｍｇを超えた比較例２では、回路パターン間に炭素残渣が残留し、パターン間の抵抗値が低下した。
仮止め材の重量が１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下とした本発明例１〜６では、接合作業中にセラミックス基板から銅片が外れることが無く、回路パターン間の抵抗値も高かった。 In Comparative Example 1 in which the weight of the temporary fixing material was less than 1.5 mg, the copper piece came off from the ceramic substrate during the joining operation, and the joining could not be performed. In Comparative Example 2 in which the weight of the temporary fixing material exceeded 4 mg, carbon residue remained between the circuit patterns, and the resistance value between the patterns decreased.
In Examples 1 to 6 of the present invention in which the weight of the temporary fixing material was 1.5 mg or more and 4.0 mg or less, the copper pieces did not come off from the ceramic substrate during the joining operation, and the resistance value between the circuit patterns was also high.

（実施例２）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（４３ｍｍ×３７ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）を準備し、このセラミックス基板の一方の面に回路層となる純度９９質量％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（表２参照）をろう材を介して積層し、セラミックス基板の他方の面に金属層となる純度９９．９９質量％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（４０ｍｍ×３４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層した。なお、ろう材として、Ａｌ−７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ合金からなるろう材箔（厚さ０．０１７ｍｍ）を用いた。このろう材箔を予めアルミニウム片に超音波接合した。ここで、セラミックス基板の一方の面には、パターン間距離が６ｍｍとなるようにアルミニウム片を接合して回路パターンを形成した。 (Example 2)
A ceramic substrate made of AlN (43 mm × 37 mm × 0.635 mmt) is prepared, and an aluminum piece (see Table 2) made of pure aluminum having a purity of 99% by mass as a circuit layer is placed on one surface of the ceramic substrate. An aluminum piece (40 mm × 34 mm × 0.8 mmt) made of pure aluminum having a purity of 99.99% by mass, which is a metal layer, was laminated on the other surface of the ceramic substrate via a brazing material. As the brazing material, a brazing material foil (thickness 0.017 mm) made of an Al-7.5 mass% Si alloy was used. This brazing foil was ultrasonically bonded to an aluminum piece in advance. Here, a circuit pattern was formed by joining aluminum pieces to one surface of the ceramic substrate so that the distance between the patterns was 6 mm.

このとき、セラミックス基板及びアルミニウム片の接合面に、表２に示す条件で仮止め材を配置し、セラミックス基板とアルミニウム片の位置決めを行って仮止めした。なお、実施例１と同様の仮止め材を用いた。 At this time, a temporary fixing material was placed on the joint surface between the ceramic substrate and the aluminum piece under the conditions shown in Table 2, and the ceramic substrate and the aluminum piece were positioned and temporarily fixed. The same temporary fixing material as in Example 1 was used.

この積層体を積層方向に加圧して、真空炉（１．０×１０^−３Ｐａ）内に装入して表２に示す条件でセラミックス基板と銅片とを接合し、絶縁回路基板を製造した。
上述のようにして得られた絶縁回路基板について、実施例１と同様に回路層のパターン間における抵抗値を測定した。 This laminated body is pressurized in the laminating direction, charged into a vacuum furnace (1.0 × 10 ^-3 Pa), and the ceramic substrate and the copper piece are joined under the conditions shown in Table 2 to manufacture an insulated circuit board. did.
With respect to the insulated circuit board obtained as described above, the resistance values between the patterns of the circuit layers were measured in the same manner as in Example 1.

仮止め材の重量が１．５ｍｇ未満であった比較例１１では、接合作業中にセラミックス基板からアルミニウム片が外れてしまい、接合することが出来なかった。仮止め材の重量が４ｍｇを超えた比較例１２では、回路パターン間に炭素残渣が残留し、パターン間の抵抗値が低下した。
仮止め材の重量が１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下とした本発明例１１〜１６では、接合作業中にセラミックス基板からアルミニウム片が外れることが無く、回路パターン間の抵抗値も高かった。 In Comparative Example 11 in which the weight of the temporary fixing material was less than 1.5 mg, the aluminum piece came off from the ceramic substrate during the joining operation, and the joining could not be performed. In Comparative Example 12 in which the weight of the temporary fixing material exceeded 4 mg, carbon residue remained between the circuit patterns, and the resistance value between the patterns decreased.
In Examples 11 to 16 of the present invention in which the weight of the temporary fixing material was 1.5 mg or more and 4.0 mg or less, the aluminum pieces did not come off from the ceramic substrate during the joining operation, and the resistance value between the circuit patterns was also high.

（実施例３）
ＡｌＮからなるセラミックス基板（４３ｍｍ×３７ｍｍ×０．６３５ｍｍｔ）を準備し、このセラミックス基板の一方の面に回路層となる純度９９質量％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（４０ｍｍ×３４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層し、セラミックス基板の他方の面に金属層となる純度９９．９９質量％の純アルミニウムからなるアルミニウム片（４０ｍｍ×３４ｍｍ×０．８ｍｍｔ）をろう材を介して積層した。なお、ろう材として、Ａｌ−７．５ｍａｓｓ％Ｓｉ合金からなるろう材箔（厚さ０．０１７ｍｍ）を用いた。ここで、セラミックス基板の一方の面には、パターン間距離が６ｍｍとなるようにアルミニウム片を接合して回路パターンを形成した。
この積層体を積層方向に加圧した状態で加熱し、セラミックス基板の一方の面にアルミニウム層を形成し、セラミックス基板の他方の面に金属層を形成した。なお、このときの接合条件は、真空度１．０×１０^−３Ｐａ，加圧荷重０．５ＭＰａ，加熱温度６４６℃、保持時間５６ｍｉｎとした。 (Example 3)
A ceramic substrate made of AlN (43 mm × 37 mm × 0.635 mmt) is prepared, and an aluminum piece (40 mm × 34 mm × 0.8 mmt) made of pure aluminum having a purity of 99% by mass as a circuit layer is prepared on one surface of the ceramic substrate. Was laminated via a brazing material, and an aluminum piece (40 mm × 34 mm × 0.8 mmt) made of pure aluminum having a purity of 99.99% by mass as a metal layer was laminated via the brazing material on the other surface of the ceramic substrate. .. As the brazing material, a brazing material foil (thickness 0.017 mm) made of an Al-7.5 mass% Si alloy was used. Here, a circuit pattern was formed by joining aluminum pieces to one surface of the ceramic substrate so that the distance between the patterns was 6 mm.
This laminate was heated in a state of being pressurized in the lamination direction to form an aluminum layer on one surface of the ceramic substrate and a metal layer on the other surface of the ceramic substrate. The joining conditions at this time were a vacuum degree of 1.0 × 10 ^-3 Pa, a pressurized load of 0.5 MPa, a heating temperature of 646 ° C., and a holding time of 56 min.

次に、アルミニウム層の表面に、無酸素銅からなる銅片（表３参照）を積層した。
このとき、アルミニウム層と銅片の接合界面に、表３に示す条件で仮止め材を配置し、アルミニウム層と銅片の位置決めを行って仮止めした。なお、実施例１と同様の仮止め材を用いた。 Next, a copper piece made of oxygen-free copper (see Table 3) was laminated on the surface of the aluminum layer.
At this time, a temporary fixing material was placed at the bonding interface between the aluminum layer and the copper piece under the conditions shown in Table 3, and the aluminum layer and the copper piece were positioned and temporarily fixed. The same temporary fixing material as in Example 1 was used.

この積層体を積層方向に加圧して、真空炉内に装入して表３に示す条件でアルミニウム層と銅片とを接合し、絶縁回路基板を製造した。
上述のようにして得られた絶縁回路基板について、実施例１と同様に回路層のパターン間における抵抗値を測定した。 This laminated body was pressurized in the laminating direction, charged into a vacuum furnace, and the aluminum layer and the copper piece were joined under the conditions shown in Table 3 to manufacture an insulated circuit board.
With respect to the insulated circuit board obtained as described above, the resistance values between the patterns of the circuit layers were measured in the same manner as in Example 1.

仮止め材の重量が１．５ｍｇ未満であった比較例２１では、接合作業中にアルミニウム層から銅片が外れてしまい、接合することが出来なかった。仮止め材の重量が４ｍｇを超えた比較例２２では、回路パターン間に炭素残渣が残留し、パターン間の抵抗値が低下した。
仮止め材の重量が１．５ｍｇ以上４．０ｍｇ以下とした本発明例２１〜２６では、接合作業中にアルミニウム層から銅片が外れることが無く、回路パターン間の抵抗値も高かった。 In Comparative Example 21, in which the weight of the temporary fixing material was less than 1.5 mg, the copper piece came off from the aluminum layer during the joining operation, and the joining could not be performed. In Comparative Example 22 in which the weight of the temporary fixing material exceeded 4 mg, carbon residue remained between the circuit patterns, and the resistance value between the patterns decreased.
In Examples 21 to 26 of the present invention in which the weight of the temporary fixing material was 1.5 mg or more and 4.0 mg or less, the copper pieces did not come off from the aluminum layer during the joining operation, and the resistance value between the circuit patterns was also high.

１パワーモジュール
３半導体素子
１０，１１０絶縁回路基板
１１セラミックス基板（絶縁層）
１２，１１２回路層
１３，１１３金属層
１１２Ａアルミニウム層
１１２Ｂ銅層
２２，２３金属片
１２２Ａ、１２３アルミニウム片（金属片）
１２２Ｂ銅片（金属片） 1 Power module 3 Semiconductor element 10,110 Insulation circuit board 11 Ceramic substrate (insulation layer)
12,112 Circuit layer 13,113 Metal layer 112A Aluminum layer 112B Copper layer 22,23 Metal pieces 122A, 123 Aluminum pieces (metal pieces)
122B Copper piece (metal piece)

Claims

A method for manufacturing an insulated circuit board including an insulating layer, a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and a metal layer formed on the other surface of the insulating layer.
A metal piece joining step of forming the circuit layer or the metal layer by joining a metal piece to the surface of the insulating layer is provided.
In the metal piece joining step, a temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component, which is solid at room temperature, is applied to the bonding interface between the insulating layer and the metal piece in a molten state, and the temporary fixing material is used. By a laminating step in which the insulating layer and the metal piece are aligned and laminated, cooled to room temperature and temporarily fixed, and the laminated body of the insulating layer and the metal piece is pressurized and heated in the laminating direction. It has a joining step of joining the insulating layer and the metal piece.
The weight of each piece of metal is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joint area is within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less.
A method for manufacturing an insulating circuit board, wherein the weight of the temporary fixing material arranged at the bonding interface between the insulating layer and the metal piece is in the range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less.

A method for manufacturing an insulated circuit board including an insulating layer, a circuit layer formed on one surface of the insulating layer, and a metal layer formed on the other surface of the insulating layer.
At least one of the circuit layer and the metal layer has an aluminum layer arranged on the insulating layer side and a copper layer laminated on the aluminum layer.
It is provided with a metal piece joining step of forming the copper layer by joining a metal piece made of copper or a copper alloy to the surface of the aluminum layer.
In the metal piece joining step, a temporary fixing material containing polyethylene glycol as a main component, which is solid at room temperature, is applied to the bonding interface between the aluminum layer and the metal piece in a molten state, and the temporary fixing material is used. A laminating process in which the aluminum layer and the metal piece are aligned and laminated, cooled to room temperature and temporarily fixed, and the laminated body of the aluminum layer and the metal piece are pressurized and heated in the laminating direction. It has a joining step of joining the aluminum layer and the metal piece.
The weight of each piece of metal is within the range of 4 g or more and 10 g or less, and the joint area is within the range of 600 mm ² or more and 1400 mm ² or less.
A method for manufacturing an insulating circuit board, wherein the weight of the temporary fixing material arranged at the bonding interface between the insulating layer and the metal piece is in the range of 1.5 mg or more and 4.0 mg or less.