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JP6801501B2 - Manufacturing method of insulated circuit board - Google Patents
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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を接合することで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を接合することにより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、アルミニウム層と銅層とが積層された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, in Patent Document 1, an insulating circuit board in which a circuit layer is formed by joining an aluminum piece to one surface of a ceramics substrate and a metal layer is formed by joining an aluminum piece to the other surface. And a power module including a semiconductor element bonded on the circuit layer via a solder material are disclosed.
Further, in Patent Document 2, an aluminum piece is bonded to one surface of a ceramic substrate, and a copper piece is solid-phase diffusion bonded to the aluminum piece to form a circuit layer in which an aluminum layer and a copper layer are laminated. Insulated circuit boards have been proposed.
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. A structural LED module 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、回路層のパターン間、あるいは、絶縁層を挟んで位置する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 is carbonized during heating and adheres between the circuit patterns, so that the insulation between the patterns of the circuit layers or between the circuit layers located across the insulating layer and the metal layer is improved. There was a risk of insufficiency.

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、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材を塗布し、前記絶縁層と前記金属片とを位置決めした状態で仮止めする積層工程と、こ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、前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含むことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing an insulated circuit substrate 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. It is a method of manufacturing an insulating circuit board including a metal layer, and includes a metal piece joining step of joining a metal piece to the surface of the insulating layer. In the metal piece joining step, the insulating layer and the said A laminating step of applying a temporary fixing material containing an acrylic resin and a solvent to the bonding interface with the metal piece and temporarily fixing the insulating layer and the metal piece in a positioned state, and a laminating direction of this laminated body. It has a joining step of joining the insulating layer and the metal piece by pressurizing and heating the metal piece, and the temporary fixing material has at least two low-boiling solvents and high-boiling solvents having different boiling ranges. It is characterized by containing more than a kind of solvent .

この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、熱分解性に優れたアクリル系樹脂を含む仮止め材を用いて絶縁層と金属片とを仮止めしているので、接合工程において加熱した際に仮止め材のアクリル系樹脂が速やかに熱分解され、仮止め材の炭素残渣が少なくなり、接合時における回路パターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造することができる。
また、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材の粘着力により、絶縁層と金属片とを確実に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における金属片の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板の製造が容易となる。
さらに、前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含有しているので、溶剤の比率が高く粘度が低い状態で仮止め材を良好に塗布することができる。そして、仮止め材を塗布後に低沸点溶剤が揮発することで仮止め材の粘度が上昇することになり、金属片を確実に固定することができる。
According to the method for manufacturing an insulating circuit board having this configuration, the insulating layer and the metal piece are temporarily fixed using a temporary fixing material containing an acrylic resin having excellent thermal decomposition properties, so that when heated in the joining process, the insulating layer and the metal piece are temporarily fixed. In addition, the acrylic resin of the temporary fixing material is rapidly thermally decomposed, the carbon residue of the temporary fixing material is reduced, and the adhesion of the carbon residue between the circuit patterns at the time of joining can be suppressed. As a result, it is possible to manufacture an insulated circuit board having excellent insulating properties.
Further, the adhesive force of the temporary fixing material containing the acrylic resin and the solvent enables the temporary fixing of the insulating layer and the metal piece. As a result, it is possible to suppress the occurrence of metal pieces falling off and misalignment in the subsequent steps, and it becomes easy to manufacture an insulated circuit board.
Further, since the temporary fixing material contains at least two kinds of solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent having different boiling points, the temporary fixing material can be satisfactorily used in a state where the ratio of the solvents is high and the viscosity is low. Can be applied. Then, after the temporary fixing material is applied, the low boiling point solvent volatilizes, so that the viscosity of the temporary fixing material increases, and the metal piece can be reliably fixed.

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、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材を塗布し、前記アルミニウム層と前記金属片とを位置決めした状態で仮止めする積層工程と、こ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、前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含む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 laminating step of applying a temporary fixing material containing an acrylic resin and a solvent to the bonding interface and temporarily fixing the aluminum layer and the metal piece in a positioned state, and pressurizing the laminated body in the laminating direction. It has a joining step of joining the aluminum layer and the metal piece by heating, and the temporary fixing material has at least two or more solvents, a low-boiling solvent and a high-boiling solvent having different boiling ranges. It is characterized by including .

この構成の絶縁回路基板の製造方法によれば、熱分解性に優れたアクリル系樹脂を含む仮止め材を用いてアルミニウム層と金属片とを仮止めしているので、接合工程において加熱した際に仮止め材のアクリル系樹脂が速やかに熱分解され、仮止め材の炭素残渣が少なくなり、接合時におけるパターン間への炭素残渣の付着を抑制することができる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板を製造することができる。
また、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材の粘着力により、アルミニウム層と金属片とを確実に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における金属片の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板の製造が容易となる。
さらに、前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含有しているので、溶剤の比率が高く粘度が低い状態で仮止め材を良好に塗布することができる。そして、仮止め材を塗布後に低沸点溶剤が揮発することで仮止め材の粘度が上昇することになり、金属片を確実に固定することができる。
According to the method for manufacturing an insulated circuit board having this configuration, the aluminum layer and the metal piece are temporarily fixed using a temporary fixing material containing an acrylic resin having excellent thermal decomposition properties, so that when heated in the joining process, the aluminum layer and the metal piece are temporarily fixed. In addition, the acrylic resin of the temporary fixing material is rapidly thermally decomposed, the carbon residue of the temporary fixing material is reduced, and the adhesion of the carbon residue between the patterns at the time of joining can be suppressed. As a result, it is possible to manufacture an insulated circuit board having excellent insulating properties.
Further, the adhesive strength of the temporary fixing material containing the acrylic resin and the solvent makes it possible to reliably temporarily fix the aluminum layer and the metal piece. As a result, it is possible to suppress the occurrence of metal pieces falling off and misalignment in the subsequent steps, and it becomes easy to manufacture an insulated circuit board.
Further, since the temporary fixing material contains at least two kinds of solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent having different boiling points, the temporary fixing material can be satisfactorily used in a state where the ratio of the solvents is high and the viscosity is low. Can be applied. Then, after the temporary fixing material is applied, the low boiling point solvent volatilizes, so that the viscosity of the temporary fixing material increases, and the metal piece can be reliably fixed.

ここで、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材に含まれる溶剤の沸点が150℃以上であることが好ましい。
この場合、仮止め材を塗布後に、溶剤が急激に揮発することがなく、仮止め材の粘着力を確保することができ、金属片を確実に仮止めすることができる。
Here, in the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention, it is preferable that the boiling point of the solvent contained in the temporary fixing material is 150 ° C. or higher.
In this case, after the temporary fixing material is applied, the solvent does not volatilize rapidly, the adhesive strength of the temporary fixing material can be ensured, and the metal pieces can be reliably temporarily fixed.

また、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材は、前記アクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記アクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上とされているので、仮止め材の流動性が低くなり、金属片を確実に固定することができる。
一方、前記アクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが90/10以下とされているので、溶剤によって粘着性を確保することができ、金属片を確実に固定することができる。
Further, in the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention, the temporary fixing material has a weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the solvent content B of 30/70 or more and 90/10 or less. It is preferable that it is within the range of.
In this case, since the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the solvent content B is 30/70 or more, the fluidity of the temporary fixing material is lowered, and the metal pieces are reliably removed. Can be fixed.
On the other hand, since the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the solvent content B is 90/10 or less, the adhesiveness can be ensured by the solvent, and the metal pieces can be reliably separated. Can be fixed.

また、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記低沸点溶剤の沸点範囲が50℃以上150℃未満の範囲内とされ、前記高沸点溶剤の沸点範囲が180℃以上300℃以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、沸点範囲が50℃以上150℃未満の範囲内とされた低沸点溶剤を含んでいるので、仮止め材を塗布する際には粘度が低く、塗布後に低沸点溶剤が速やかに揮発して仮止め材の粘度が上昇し、金属片を確実に固定することができる。
一方、沸点範囲が180℃以上300℃以下の範囲内とされた高沸点溶剤を有しているので、溶剤が容易に揮発することがなく、アクリル系樹脂と高沸点溶剤とを有することで粘着性が確保され、金属片を確実に固定できるとともに、高沸点溶剤を接合工程で揮発させることができる。
Further, in the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention, the boiling point range of the low boiling point solvent is set to be within the range of 50 ° C. or higher and lower than 150 ° C. It is preferably inside.
In this case, since the low boiling point solvent having a boiling point range of 50 ° C. or higher and lower than 150 ° C. is contained, the viscosity is low when the temporary fixing material is applied, and the low boiling point solvent rapidly volatilizes after application. As a result, the viscosity of the temporary fixing material increases, and the metal pieces can be securely fixed.
On the other hand, since it has a high boiling point solvent having a boiling point range of 180 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, the solvent does not easily volatilize, and the acrylic resin and the high boiling point solvent make it sticky. The properties are ensured, the metal pieces can be reliably fixed, and the high boiling point solvent can be volatilized in the joining step.

さらに、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材は、前記アクリル系樹脂の含有量Aと前記高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされていることが好ましい。
この場合、前記アクリル系樹脂の含有量Aと前記高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上とされているので、仮止め材の流動性が低くなり、金属片を確実に固定することができる。
一方、前記アクリル系樹脂の含有量Aと前記高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが90/10以下とされているので、溶剤によって粘着性を確保することができ、金属片を確実に固定することができる。
Further, in the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention, the temporary fixing material has a weight ratio A / B of 30/70 or more 90 of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent. It is preferably within the range of / 10 or less.
In this case, since the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent is 30/70 or more, the fluidity of the temporary fixing material becomes low, and the metal piece Can be securely fixed.
On the other hand, since the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent is 90/10 or less, the adhesiveness can be ensured by the solvent, and the metal piece. Can be securely fixed.

また、本発明の絶縁回路基板の製造方法においては、前記仮止め材を塗布した後に、低沸点溶剤を揮発させることが好ましい。
この場合、仮止め材を塗布する際には低沸点溶剤を含んでいることから容易に塗布することができ、塗布後に低沸点溶剤を揮発させることで仮止め材の粘度が上昇し、金属片を確実に固定することができる。
Further, in the method for manufacturing an insulated circuit board of the present invention, it is preferable to volatilize the low boiling point solvent after applying the temporary fixing material.
In this case, when the temporary fixing material is applied, it can be easily applied because it contains a low boiling point solvent, and the viscosity of the temporary fixing material is increased by volatilizing the low boiling point solvent after application, and the metal piece. Can be securely fixed.

本発明によれば、接合時における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 patterns at the time of joining, and the metal pieces can be reliably temporarily fixed by the temporary fixing material, so that an insulating circuit board having excellent insulating properties can be relatively easily manufactured. It is possible to provide a method for manufacturing an insulated circuit board that can be manufactured in Japan.

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 arranged 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 provided with 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(窒化アルミニウム)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2.0mm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 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 2.0 mm or less, and is set to 0.6 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2.0mm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 2.0 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、ろう材箔26を介在させて回路層12となる金属片22を積層し、セラミックス基板11の他方の面に、ろう材箔27を介在させ、金属層13となる金属片23を積層する(積層工程S11)。ここで、ろう材箔26,27として、Ag−Cu−Ti系ろう材を用いており、その厚さが5μm以上50μm以下の範囲内とされている。 In the metal piece joining step S01, first, as shown in FIG. 3, a metal piece 22 to be a circuit layer 12 is laminated on one surface of the ceramic substrate 11 with a brazing material foil 26 interposed therebetween, and the ceramic substrate 11 is laminated. A brazing material foil 27 is interposed on the other surface of the metal layer 13 to laminate a metal piece 23 to be a metal layer 13 (lamination step S11). Here, Ag-Cu-Ti-based brazing material is used as the brazing material foils 26 and 27, and the thickness thereof is within the range of 5 μm or more and 50 μm or less.

そして、この積層工程S11においては、セラミックス基板11と金属片22との接合界面、及び、セラミックス基板11と金属片22との接合界面に、それぞれ仮止め材40が配設されており、金属片22、ろう材箔26、セラミックス基板11、ろう材箔27、金属片23がそれぞれ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, in this laminating step S11, the temporary fixing material 40 is disposed at the joining interface between the ceramic substrate 11 and the metal piece 22 and the joining interface between the ceramic substrate 11 and the metal piece 22, respectively, and the metal piece 22, the brazing material foil 26, the ceramic substrate 11, the brazing material foil 27, and the metal piece 23 are respectively positioned and 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.

そして、本実施形態において使用される仮止め材40は、アクリル系樹脂と溶剤とを含有するものとされている。図3に示すように、金属片22,23及びセラミックス基板11に仮止め材40を塗布することによって、金属片22、ろう材箔26、セラミックス基板11、ろう材箔27、金属片23が仮止めされることになる。なお、金属片22,23及びセラミックス基板11に仮止め材40を塗布せず、ろう材箔26、27の両面に仮止め材40を塗布することも可能である。 The temporary fixing material 40 used in the present embodiment is supposed to contain an acrylic resin and a solvent. As shown in FIG. 3, by applying the temporary fixing material 40 to the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11, the metal piece 22, the brazing material foil 26, the ceramics substrate 11, the brazing material foil 27, and the metal piece 23 are temporarily fixed. It will be stopped. It is also possible to apply the temporary fixing material 40 to both surfaces of the brazing material foils 26 and 27 without applying the temporary fixing material 40 to the metal pieces 22 and 23 and the ceramic substrate 11.

仮止め材40に含有される溶剤は、沸点が150℃以上であるとよい。沸点が150℃以上とされているので、塗布後の急激な揮発を防止し、仮止めの効果を維持することが可能となる。
なお、仮止め材40は、アクリル系樹脂の含有量Aと沸点が150℃以上の溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされている。
なお、溶剤としては、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、モノプロピレングリコールモノメチルエーテル、テルピネオール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、フタル酸ジブチル、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)等を用いることができる。
The solvent contained in the temporary fixing material 40 is preferably having a boiling point of 150 ° C. or higher. Since the boiling point is 150 ° C. or higher, it is possible to prevent rapid volatilization after coating and maintain the effect of temporary fixing.
The temporary fixing material 40 has a weight ratio A / B of 30/70 or more and 90/10 or less of the acrylic resin content A and the solvent content B having a boiling point of 150 ° C. or higher. ..
As the solvent, methyl cell solve, ethyl cell solve, monopropylene glycol monomethyl ether, terpineol, methyl carbitol, ethyl carbitol, butyl carbitol, dipropylene glycol monomethyl ether, dibutyl phthalate, bis phthalate (2-). Ethylhexyl) or the like can be used.

また、仮止め材40に含有される溶剤として、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を用いることも可能である。この場合、具体的には、沸点範囲が180℃以上300℃以下の範囲内とされた高沸点溶剤と、沸点範囲が50℃以上150℃未満の範囲内とされた低沸点溶剤と、からなる溶剤を用いることができる。
低沸点溶剤としては、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、トルエン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、モノプロピレングリコールモノメチルエーテル等を適用することができる。
高沸点溶剤としては、テルピネオール、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、フタル酸ジブチル、フタル酸ビス(2−エチルヘキシル)等を用いることができる。
なお、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を用いる場合、アクリル系樹脂の含有量Aと高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とするとよい。
Further, as the solvent contained in the temporary fixing material 40, it is also possible to use at least two kinds of solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent having different boiling point ranges. In this case, specifically, it is composed of a high boiling point solvent having a boiling point range of 180 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and a low boiling point solvent having a boiling point range of 50 ° C. or higher and lower than 150 ° C. A solvent can be used.
As the low boiling point solvent, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, toluene, methyl cellsolve, ethyl cell solution, monopropylene glycol monomethyl ether and the like can be applied.
As the high boiling point solvent, terpineol, methylcarbitol, ethylcarbitol, butylcarbitol, dipropylene glycol monomethyl ether, dibutyl phthalate, bis phthalate (2-ethylhexyl) and the like can be used.
When at least two or more solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, which have different boiling point ranges, are used, the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the high boiling point solvent content B is 30 /. It is preferably in the range of 70 or more and 90/10 or less.

また、この仮止め材40の塗布方法としては、ディスペンサー、スクリーン印刷、スプレー等の各種方法を適用することができる。
ここで、塗布時における仮止め材40の粘度範囲は、それぞれの塗布方法に適した粘度範囲とすることができる。例えば、ディスペンサーを用いる場合には0.01Pa・s以上10Pa・s以下の範囲内とすることが好ましい。また、スクリーン印刷を用いる場合には10Pa・s以上200Pa・s以下の範囲内とすることが好ましい。さらに、スプレーを用いる場合には0.001Pa・s以上10Pa・s以下の範囲内とすることが好ましい。
Further, as a method of applying the temporary fixing material 40, various methods such as a dispenser, screen printing, and a spray can be applied.
Here, the viscosity range of the temporary fixing material 40 at the time of coating can be set to a viscosity range suitable for each coating method. For example, when a dispenser is used, it is preferably in the range of 0.01 Pa · s or more and 10 Pa · s or less. When screen printing is used, it is preferably in the range of 10 Pa · s or more and 200 Pa · s or less. Further, when a spray is used, it is preferably in the range of 0.001 Pa · s or more and 10 Pa · s or less.

また、溶剤が低沸点溶剤と高沸点溶剤とを含有する場合には、塗布後に低沸点溶剤を揮発させるとよい。ここで、低沸点溶剤を揮発させた後の粘度が30Pa・s以上であることが好ましい。
このように、溶剤が低沸点溶剤と高沸点溶剤とを含有する場合、塗布時には低沸点溶剤が含有されるため、仮止め材40の粘度が比較的低粘度となり、仮止め材40の塗布作業が容易になる。そして、塗布後に低沸点溶剤を揮発させることで、仮止め材40の粘度が上昇することにより、確実な仮止め効果を生じさせることが可能となる。
なお、低沸点溶剤を揮発させる際に加熱しても良いが、加熱することにより金属片22,23が酸化してしまうおそれがあるので、加熱することなく作業を行うことが好ましい。
When the solvent contains a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, it is preferable to volatilize the low boiling point solvent after coating. Here, it is preferable that the viscosity after volatilizing the low boiling point solvent is 30 Pa · s or more.
As described above, when the solvent contains a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, the viscosity of the temporary fixing material 40 becomes relatively low because the low boiling point solvent is contained at the time of coating, and the temporary fixing material 40 is applied. Becomes easier. Then, by volatilizing the low boiling point solvent after coating, the viscosity of the temporary fixing material 40 increases, so that a reliable temporary fixing effect can be produced.
Although heating may be performed when the low boiling point solvent is volatilized, it is preferable to perform the work without heating because the metal pieces 22 and 23 may be oxidized by heating.

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10−6Pa以上10−3Pa以下の範囲内、加熱温度は790℃以上850℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は0.1分以上120分以下の範囲内、積層方向の加圧荷重が0.01MPa以上0.35MPa以下(1kgf/cm以上35kgf/cm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 in the range of 10-6 Pa or more and 10-3 Pa or less, the heating temperature is in the range of 790 ° C. or more and 850 ° C. or less, and the holding time at the heating temperature is 0.1. in the range of minutes or 120 minutes or less, pressure load in the stacking direction is in the range of more than 0.01 MPa 0.35 MPa or less (1 kgf / cm 2 or more 35 kgf / cm 2 or less).

なお、接合工程S12における加熱温度の下限は800℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は840℃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1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、接合工程S12における加圧荷重の下限は0.03MPa以上(3kgf/cm以上)とすることが好ましい。一方、加圧荷重の上限は0.25MPa以下(25kgf/cm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 800 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 840 ° C. or lower.
Further, the lower limit of the holding time at the heating temperature in the joining step S12 is preferably 1 minute 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 joining step S12 is preferably 0.03 MPa or more (3 kgf / cm 2 or more). On the other hand, the upper limit of the pressurized load is preferably 0.25 MPa or less (25 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10−6Pa以上10−3Pa以下の範囲内、加熱温度は400℃以上548℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上240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 this heat sink joining step S02 are as follows: the vacuum condition is in the range of 10-6 Pa or more and 10-3 Pa or less, the heating temperature is in the range of 400 ° C. or more and 548 ° C. or less, and the holding time at the heating temperature is 5 minutes or more. It is set within the range of 240 minutes or less.

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10の製造方法によれば、熱分解性に優れたアクリル系樹脂を含む仮止め材40を用いてセラミックス基板11と金属片22、23とを仮止めしているので、接合工程S12において加熱した際に仮止め材40のアクリル系樹脂が速やかに熱分解され、仮止め材40の炭素残渣が少なくなり、仮止め材40が回路層12及び金属層13の端部からはみ出すことを抑制できる。これにより、絶縁性に優れた絶縁回路基板10を製造することができる。 According to the method for manufacturing the insulating circuit board 10 according to the present embodiment having the above-described configuration, the ceramic substrate 11 and the metal piece 22 are made of a temporary fixing material 40 containing an acrylic resin having excellent thermal decomposition properties. Since the temporary fixing material 40 is temporarily fixed, the acrylic resin of the temporary fixing material 40 is rapidly thermally decomposed when heated in the joining step S12, the carbon residue of the temporary fixing material 40 is reduced, and the temporary fixing material 40 is used as a circuit. It is possible to prevent the layer 12 and the metal layer 13 from protruding from the edges. As a result, the insulated circuit board 10 having excellent insulating properties can be manufactured.

また、セラミックス基板11と金属片22,23との接合界面にアクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材40を塗布することにより、仮止め材40の粘着力によってセラミックス基板11と金属片22,23とを確実に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における金属片22,23の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板10の製造が容易となる。 Further, by applying a temporary fixing material 40 containing an acrylic resin and a solvent to the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the metal pieces 22 and 23, the ceramic substrate 11 and the metal piece 22 are subjected to the adhesive force of the temporary fixing material 40. , 23 can be reliably temporarily fixed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the metal pieces 22 and 23 falling off and the positional deviation in the subsequent steps, and the manufacturing of the insulated circuit board 10 becomes easy.

さらに、本実施形態において、仮止め材40に含まれる溶剤の沸点が150℃以上とされている場合には、仮止め材40を塗布後に溶剤が急激に揮発することがないため、仮止め材40の粘着力を確保することができ、セラミックス基板11と金属片22,23とを確実に仮止めすることができる。 Further, in the present embodiment, when the boiling point of the solvent contained in the temporary fixing material 40 is 150 ° C. or higher, the solvent does not volatilize rapidly after the temporary fixing material 40 is applied, so that the temporary fixing material does not volatilize rapidly. The adhesive strength of 40 can be secured, and the ceramic substrate 11 and the metal pieces 22 and 23 can be reliably temporarily fixed.

また、本実施形態において、仮止め材40のアクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上とされている場合には、仮止め材の流動性が低くなり、セラミックス基板11と金属片22,23とを確実に固定することができる。一方、アクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが90/10以下とされている場合には、溶剤によって粘着性を確保することができ、セラミックス基板11と金属片22,23とを確実に固定することができる。 Further, in the present embodiment, when the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the solvent content B of the temporary fixing material 40 is 30/70 or more, the temporary fixing material flows. The property is lowered, and the ceramic substrate 11 and the metal pieces 22 and 23 can be securely fixed. On the other hand, when the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the solvent content B is 90/10 or less, the adhesiveness can be ensured by the solvent, and the ceramic substrate 11 and the ceramic substrate 11. The metal pieces 22 and 23 can be securely fixed.

一方、本実施形態において、仮止め材40が、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含んでいる場合には、溶剤の比率が高く粘度が低い状態で仮止め材40を良好に塗布することができ、仮止め材40を塗布後に低沸点溶剤が揮発して仮止め材40の粘度が上昇し、金属片22,23を確実に固定することができる。 On the other hand, in the present embodiment, when the temporary fixing material 40 contains at least two kinds of solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, which have different boiling points, the ratio of the solvents is high and the viscosity is low. The temporary fixing material 40 can be applied satisfactorily, and after the temporary fixing material 40 is applied, the low boiling point solvent volatilizes and the viscosity of the temporary fixing material 40 increases, so that the metal pieces 22 and 23 can be reliably fixed. ..

また、本実施形態において、仮止め材40が、沸点範囲が180℃以上300℃以下の範囲内とされた高沸点溶剤と、沸点範囲が50℃以上150℃未満の範囲内とされた低沸点溶剤と、を含んでいる場合には、仮止め材40を塗布する際には粘度を低くすることができ、その後、低沸点溶剤が速やかに揮発することで仮止め材40の粘度が上昇し、金属片22,23を確実に固定することができる。 Further, in the present embodiment, the temporary fixing material 40 has a high boiling point solvent having a boiling point range of 180 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and a low boiling point solvent having a boiling point range of 50 ° C. or higher and lower than 150 ° C. When a solvent is contained, the viscosity can be lowered when the temporary fixing material 40 is applied, and then the low boiling point solvent rapidly volatilizes to increase the viscosity of the temporary fixing material 40. , The metal pieces 22 and 23 can be securely fixed.

さらに、本実施形態において、仮止め材40が、アクリル系樹脂の含有量Aと高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bとの重量比A/Bが30/70以上とされている場合には、仮止め材40の流動性が低くなり、金属片22,23を確実に固定することができる。
一方、アクリル系樹脂の含有量Aと高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが90/10以下とされている場合には、溶剤によって粘着性を確保することができ、金属片22,23を確実に固定することができる。
Further, in the present embodiment, the temporary fixing material 40 has a weight ratio A / B of 30/70 or more between the weight ratio A / B of the acrylic resin content A and the high boiling point solvent content B. If so, the fluidity of the temporary fixing material 40 becomes low, and the metal pieces 22 and 23 can be reliably fixed.
On the other hand, when the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent is 90/10 or less, the adhesiveness can be ensured by the solvent and the metal piece. 22 and 23 can be securely fixed.

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、接合後の仮止め材40の炭素残渣の発生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 generation of carbon residue of the temporary fixing material 40 after joining, it is possible to form the circuit layer 12 having excellent insulation between 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に示すように、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、アルミニウム層112Aの一方側(図6において上側)に銅又は銅合金からなる銅片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.
The copper layer 112B is formed by joining a copper piece 122B made of copper or a copper alloy to one side (upper side in FIG. 6) 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 laminating 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。
そして、本実施形態において使用される仮止め材40は、第一の実施形態と同様に、アクリル系樹脂と溶剤とを含有するものとされている。図6に示すように、セラミックス基板11に仮止め材40を塗布することによって、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が仮止めされることになる。
なお、本実施形態で用いられる仮止め材40は、第一の実施形態で説明した仮止め材と同様の構成のものを適用することができる。また、仮止め材40の塗布方法についても、第一の実施形態で説明した方法を適用することができる。
In this laminating 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 and 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 supposed to contain an acrylic resin and a solvent as in the first embodiment. As shown in FIG. 6, by applying the temporary fixing material 40 to the ceramic substrate 11, the aluminum piece 122A, the ceramic substrate 11, and the aluminum piece 123 are temporarily fixed.
As the temporary fixing material 40 used in the present embodiment, a material having the same configuration as the temporary fixing material described in the first embodiment can be applied. Further, as the method for applying the temporary fixing material 40, the method described in the first embodiment can be applied.

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10−6Pa以上10−3Pa以下の範囲内、加熱温度は630℃以上655℃以下の範囲内、上記加熱温度での保持時間は1分以上180分以下の範囲内、積層方向の加圧荷重が0.01MPa以上0.35MPa以下(1kgf/cm以上35kgf/cm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 that the vacuum condition is in the range of 10-6 Pa or more and 10-3 Pa or less, the heating temperature is in the range of 630 ° C or more and 655 ° C or less, and the holding time at the above heating temperature is 1 minute. in the range of 180 minutes inclusive, pressure load in the stacking direction is in the range of more than 0.01 MPa 0.35 MPa or less (1 kgf / cm 2 or more 35 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635℃以上とすることが好ましい。一方、加熱温度の上限は650℃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5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120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0.03MPa以上(3kgf/cm以上)とすることが好ましい。一方、加圧荷重の上限は0.20MPa以下(20kgf/cm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 635 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 650 ° C. or lower.
Further, the lower limit of the holding time at the heating temperature in the aluminum joining step S112 is preferably 5 minutes or more. On the other hand, the upper limit of the holding time at the heating temperature is preferably 120 minutes or less.
Further, the lower limit of the pressurized load in the aluminum joining step S112 is preferably 0.03 MPa or more (3 kgf / cm 2 or more). On the other hand, the upper limit of the pressurized load is preferably 0.20 MPa or less (20 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。
そして、本実施形態において使用される仮止め材40は、第一の実施形態と同様に、アクリル系樹脂と溶剤とを含有するものとされている。図6に示すように、アルミニウム層112A及び銅片122Bの接合界面に仮止め材40を塗布することによって、アルミニウム層112Aと銅片122Bが仮止めされることになる。
なお、本実施形態で用いられる仮止め材40は、第一の実施形態で説明した仮止め材と同様の構成のものを適用することができる。また、仮止め材40の塗布方法についても、第一の実施形態で説明した方法を適用することができる。
In this 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 supposed to contain an acrylic resin and a solvent as in the first embodiment. As shown in FIG. 6, by applying the temporary fixing material 40 to the bonding interface between the aluminum layer 112A and the copper piece 122B, the aluminum layer 112A and the copper piece 122B are temporarily fixed.
As the temporary fixing material 40 used in the present embodiment, a material having the same configuration as the temporary fixing material described in the first embodiment can be applied. Further, as the method for applying the temporary fixing material 40, the method described in the first embodiment can be applied.

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10−6Pa以上10−3Pa以下の範囲内、加熱温度は400℃以上548℃以下の範囲内、加熱温度での保持時間が5分以上240分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 bonding conditions in the copper bonding step S122 are as follows: the vacuum condition is within the range of 10-6 Pa or more and 10-3 Pa or less, the heating temperature is within the range of 400 ° C. or more and 548 ° C. or less, and the holding time at the heating temperature is 5 minutes or more. It is set within the range of 240 minutes 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110の製造方法によれば、熱分解性に優れたアクリル系樹脂を含む仮止め材40を用いてセラミックス基板11とアルミニウム片122A、123とを仮止めしているので、アルミ接合工程S112において加熱した際に仮止め材40のアクリル系樹脂が速やかに熱分解され、仮止め材40の炭素残渣が少なくなり、パターン間への炭素残渣の付着が抑制され、絶縁性に優れた基板を作ることができる。 According to the method for manufacturing the insulating circuit board 110 according to the present embodiment having the above-described configuration, the ceramic substrate 11 and the aluminum piece 122A are formed by using the temporary fixing material 40 containing the acrylic resin having excellent thermal decomposition properties. Since the 123 is temporarily fixed, the acrylic resin of the temporary fixing material 40 is rapidly thermally decomposed when heated in the aluminum joining step S112, the carbon residue of the temporary fixing material 40 is reduced, and carbon between the patterns is reduced. Adhesion of residue is suppressed, and a substrate having excellent insulating properties can be produced.

また、セラミックス基板11とアルミニウム片122A、123との接合界面にアクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材40を塗布することにより、仮止め材40の粘着力によってセラミックス基板11とアルミニウム片122A、123とを確実に仮止めすることができる。これにより、その後の工程におけるアルミニウム片122A、123の脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板110の製造が容易となる。 Further, by applying the temporary fixing material 40 containing the acrylic resin and the solvent to the bonding interface between the ceramic substrate 11 and the aluminum pieces 122A and 123, the ceramic substrate 11 and the aluminum pieces 122A are applied by the adhesive force of the temporary fixing material 40. , 123 can be reliably temporarily fixed. As a result, it is possible to prevent the aluminum pieces 122A and 123 from falling off and misalignment in the subsequent steps, and the insulation circuit board 110 can be easily manufactured.

そして、本実施形態においては、熱分解性に優れたアクリル系樹脂を含む仮止め材40を用いてアルミニウム層112Aと銅片122Bとを仮止めしているので、銅接合工程S122において加熱した際に仮止め材40のアクリル系樹脂が速やかに熱分解され、仮止め材40の炭素残渣が少なくなり、パターン間への炭素残渣の付着が抑制され、絶縁性に優れた基板を作ることができる。 Then, in the present embodiment, the aluminum layer 112A and the copper piece 122B are temporarily fixed by using the temporary fixing material 40 containing an acrylic resin having excellent thermal decomposition property, so that when heated in the copper joining step S122, In addition, the acrylic resin of the temporary fixing material 40 is rapidly thermally decomposed, the carbon residue of the temporary fixing material 40 is reduced, the adhesion of the carbon residue between the patterns is suppressed, and a substrate having excellent insulating properties can be produced. ..

また、アルミニウム層112Aと銅片122Bとの接合界面にアクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材40を塗布することにより、仮止め材40の粘着力によってアルミニウム層112Aと銅片122Bとを確実に仮止めすることができる。これにより、その後の工程における銅片122Bの脱落や位置ズレの発生を抑制することができ、絶縁回路基板10の製造が容易となる。 Further, by applying a temporary fixing material 40 containing an acrylic resin and a solvent to the bonding interface between the aluminum layer 112A and the copper piece 122B, the aluminum layer 112A and the copper piece 122B are attached by the adhesive force of the temporary fixing material 40. It can be securely temporarily fixed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the copper piece 122B falling off and the misalignment in the subsequent steps, and the manufacturing of the insulated circuit board 10 becomes easy.

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.

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.

AlNからなるセラミックス基板(50mm×50mm×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(47mm×23mm×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(47mm×47mm×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0.02mm)を用いた。なお、回路層はパターンを形成するために複数枚のアルミニウム片を用いた。回路パターン間の距離(アルミニウム片同士の距離)は1.0mmとした。
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、加圧荷重0.10MPa(10kgf/cm)、加熱温度650℃、保持時間30分とした。また、真空度は10−6Paから10−3Paの間に収まるように制御した。
A ceramic substrate made of AlN (50 mm × 50 mm × 0.635 mmt) is prepared, and an aluminum piece (47 mm × 23 mm × 0.8 mmt) made of pure aluminum having a purity of 99 mass% as a circuit layer is prepared on one surface of the ceramic substrate. Was laminated via a brazing material, and an aluminum piece (47 mm × 47 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 0.02 mm) made of an Al-7.5 mass% Si alloy was used. For the circuit layer, a plurality of aluminum pieces were used to form a pattern. The distance between the circuit patterns (distance between aluminum pieces) was 1.0 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 pressurized load of 0.10 MPa (10 kgf / cm 2 ), a heating temperature of 650 ° C., and a holding time of 30 minutes. The degree of vacuum was controlled to be between 10-6 Pa and 10 -3 Pa.

次に、アルミニウム層の表面に、無酸素銅からなる銅片を積層した。
このとき、アルミニウム層と銅片の接合界面に、表1に示す仮止め材を配置し、アルミニウム層と銅片の位置決めを行って仮止めした。
ここで、後述する方法によって、シェア強度を測定した。
Next, a copper piece made of oxygen-free copper was laminated on the surface of the aluminum layer.
At this time, the temporary fixing material shown in Table 1 was arranged at the bonding interface between the aluminum layer and the copper piece, and the aluminum layer and the copper piece were positioned and temporarily fixed.
Here, the share strength was measured by the method described later.

そして、積層体を積層方向に加圧して、真空炉内に装入して、積層方向に0.15MPa(15kgf/cm)で加圧し、540℃の加熱温度で30分保持し、真空度は10−6Paから10−3Paの間に収まるように制御して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、回路パターン間の耐圧性を評価した。
Then, the laminated body is pressurized in the laminating direction, charged into a vacuum furnace, pressurized at 0.15 MPa (15 kgf / cm 2 ) in the laminating direction, held at a heating temperature of 540 ° C. for 30 minutes, and has a degree of vacuum. Manufactured an insulated circuit board by joining an aluminum layer and a copper piece under control so that the temperature was between 10-6 Pa and 10 -3 Pa.
The withstand voltage between circuit patterns of the insulated circuit board obtained as described above was evaluated.

(最終樹脂濃度)
最終樹脂濃度は高沸点溶剤と樹脂の比率として計算した。
(Final resin concentration)
The final resin concentration was calculated as the ratio of high boiling point solvent to resin.

(シェア強度)
アルミニウム層の上に仮止めした銅片との間のシェア強度を、ボンドテスター(西進商事株式会社製SS−15KP)を用いて測定した。
(Share strength)
The share strength between the copper pieces temporarily fixed on the aluminum layer was measured using a bond tester (SS-15KP manufactured by Seishin Shoji Co., Ltd.).

(耐圧性)
耐電圧試験機(菊水電子工業株式会社製TOS5050)を用いて、カットオフ値を0.5mAに設定した。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2kVの電圧を印加し、カットオフ値以上の電流が流れたものを「×」と評価し、カットオフ値未満の電流が流れたものを「○」と評価した。
(Pressure resistance)
The cutoff value was set to 0.5 mA using a withstand voltage tester (TOS5050 manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.). An electrode is applied to each circuit pattern of the insulated circuit board after bonding, a voltage of 2 kV is applied, and a current above the cutoff value is evaluated as "x", and a current below the cutoff value flows. The one was evaluated as "○".

Figure 0006801501
Figure 0006801501

アクリル系樹脂を含有しない仮止め材を用いた従来例においては、シェア強度は高かったものの、パターン間に炭素残渣の付着が発生し、耐圧性が不十分であった。
これに対して、アクリル系樹脂を含有した仮止め材を用いた本発明例においては、パターン間に炭素残渣の付着なく耐圧性が十分であった。接合時に仮止め材に含まれるアクリル系樹脂が分解し、残渣が残らなかったためと推測される。また、シェア強度も、仮止めするのに十分な強度であった。
In the conventional example in which the temporary fixing material containing no acrylic resin was used, the shear strength was high, but carbon residue adhered between the patterns, and the pressure resistance was insufficient.
On the other hand, in the example of the present invention using the temporary fixing material containing an acrylic resin, the pressure resistance was sufficient without carbon residue adhering between the patterns. It is presumed that the acrylic resin contained in the temporary fixing material was decomposed at the time of joining, and no residue remained. In addition, the shear strength was also sufficient for temporary fixing.

また、アクリル系樹脂の含有量Aと高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされた仮止め材を用いた本発明例2−6においては、参考例1、本発明例7,8に比べてシェア強度が向上することが確認された。
さらに、沸点範囲が互いに異なる少なくとも2種以上の溶剤(低沸点溶剤及び高沸点溶剤)を含む本発明例2−8においては、1種の溶剤のみを含む参考例1に比べて、仮止め材の粘度調整が容易であり、作業性が向上した。
Further, Example 2 of the present invention using a temporary fixing material in which the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent is within the range of 30/70 or more and 90/10 or less. In No. 6, it was confirmed that the share strength was improved as compared with Reference Example 1 and Examples 7 and 8 of the present invention .
Further, in Example 2-8 of the present invention containing at least two or more solvents having different boiling points (low boiling point solvent and high boiling point solvent), the temporary fixing material is compared with Reference Example 1 containing only one kind of solvent. It is easy to adjust the viscosity of the solvent, and workability is improved.

以上のことから、本発明例によれば、接合時における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できることが確認された。 From the above, according to the example of the present invention, it is possible to suppress the adhesion of carbon residue between patterns at the time of joining, and the metal pieces can be reliably temporarily fixed by the temporary fixing material, and the insulation is excellent in insulating property. It was confirmed that it is possible to provide a method for manufacturing an insulated circuit board, which can manufacture a circuit board relatively easily.

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 piece 122A, 123 Aluminum piece (metal piece)
122B Copper piece (metal piece)

Claims (7)

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、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材を塗布し、前記絶縁層と前記金属片とを位置決めした状態で仮止めする積層工程と、こ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、
前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含むことを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
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.
It is provided with a metal piece joining step of joining a metal piece to the surface of the insulating layer.
In the metal piece joining step, a temporary fixing material containing an acrylic resin and a solvent is applied to the bonding interface between the insulating layer and the metal piece, and the insulating layer and the metal piece are positioned. It has a laminating step of temporarily fixing and a joining step of joining the insulating layer and the metal piece by pressurizing and heating the laminated body in the laminating direction .
A method for manufacturing an insulating circuit board, wherein the temporary fixing material contains at least two or more solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, which have different boiling points .
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、アクリル系樹脂と溶剤とを含有する仮止め材を塗布し、前記アルミニウム層と前記金属片とを位置決めした状態で仮止めする積層工程と、こ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、
前記仮止め材は、沸点範囲が互いに異なる低沸点溶剤と高沸点溶剤の少なくとも2種以上の溶剤を含むことを特徴とする絶縁回路基板の製造方法。
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 an acrylic resin and a solvent is applied to the joining interface between the aluminum layer and the metal piece, and the aluminum layer and the metal piece are positioned. It has a laminating step of temporarily fixing and a joining step of joining the aluminum layer and the metal piece by pressurizing and heating the laminated body in the laminating direction .
A method for manufacturing an insulating circuit board, wherein the temporary fixing material contains at least two or more solvents, a low boiling point solvent and a high boiling point solvent, which have different boiling points .
前記仮止め材に含まれる溶剤の沸点が150℃以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の絶縁回路基板の製造方法。 The method for manufacturing an insulated circuit board according to claim 1 or 2, wherein the boiling point of the solvent contained in the temporary fixing material is 150 ° C. or higher. 前記仮止め材は、前記アクリル系樹脂の含有量Aと溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の絶縁回路基板の製造方法。 The temporary fixing material is characterized in that the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the solvent is in the range of 30/70 or more and 90/10 or less. The method for manufacturing an insulated circuit board according to any one of claims 1 to 3. 前記低沸点溶剤の沸点範囲が50℃以上150℃未満の範囲内とされ、前記高沸点溶剤の沸点範囲が180℃以上300℃以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の絶縁回路基板の製造方法。 The boiling range of the low boiling solvent is in the range of less than 50 ° C. 0.99 ° C., claim 1 having a boiling point range of the high-boiling solvent is characterized in that it is in the range of less than 300 ° C. 180 ° C. or higher The method for manufacturing an insulated circuit board according to any one of claims 4 . 前記仮止め材は、前記アクリル系樹脂の含有量Aと前記高沸点溶剤の含有量Bとの重量比A/Bが30/70以上90/10以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の絶縁回路基板の製造方法。 The temporary fixing material is characterized in that the weight ratio A / B of the content A of the acrylic resin and the content B of the high boiling point solvent is in the range of 30/70 or more and 90/10 or less. The method for manufacturing an insulated circuit board according to any one of claims 1 to 5 . 前記仮止め材を塗布した後に、低沸点溶剤を揮発させることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の絶縁回路基板の製造方法。 The method for manufacturing an insulated circuit board according to any one of claims 1 to 6 , wherein the low boiling point solvent is volatilized after the temporary fixing material is applied.
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