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TWI690041B - 具有散熱片的電源模組用基板及電源模組 - Google Patents

具有散熱片的電源模組用基板及電源模組 Download PDF

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TWI690041B
TWI690041B TW105132406A TW105132406A TWI690041B TW I690041 B TWI690041 B TW I690041B TW 105132406 A TW105132406 A TW 105132406A TW 105132406 A TW105132406 A TW 105132406A TW I690041 B TWI690041 B TW I690041B
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大開智哉
大井宗太郎
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日商三菱綜合材料股份有限公司
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Abstract

具有散熱片的電源模組用基板，其之金屬層和第1層係為由純度99.99質量%以上之鋁板所成，其之散熱片和第2層係為由純度為較金屬層和第1層而更低之鋁板所成，當將第2層之厚度設為t1(mm)、將接合面積設為A1(mm2)、將在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片之厚度設為t2(mm)、將接合面積設為A2(mm2)、將在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。

Description

具有散熱片的電源模組用基板及電源模組
本發明，係有關於被使用在對於大電流、高電壓作控制的半導體裝置中之具有散熱片的電源模組用基板及電源模組。
本申請案，係根據在2015年10月8日所申請之特願2015-200003號而主張優先權，並於此援用其內容。
在車載用電源模組中，係使用有具有散熱片的電源模組用基板，其係在以氮化鋁為首之陶瓷基板上接合有鋁製之板，並且在單側處隔著鋁板而接合有鋁系散熱片。
此種具有散熱片的電源模組用基板，於先前技術中，係如同下述一般地而被製造。首先，在陶瓷基板之兩面上，經由適於進行陶瓷基板與鋁板間之接合的焊材來層積2個的鋁板，並一面以特定之壓力來進行加壓，一面加熱至會使該焊材熔融的溫度以上，藉由此，來使陶瓷基板與兩面之鋁板相接合。接著，在單側的鋁板上，經由 適於進行鋁板與散熱片間之接合的焊材來層積散熱片，並一面以特定之壓力來進行加壓，一面加熱至會使該焊材熔融的溫度以上，藉由此，來使鋁板與散熱片相接合。藉由此，而製造出具有散熱片的電源模組用基板。
又，在此種具有散熱片的電源模組用基板中，其中一側之鋁板係作為電路層而被形成，並於其上經由焊材而搭載有電源元件等之半導體元件。
在此種電源模組用基板中，由於若是產生彎曲則會對於散熱性能等有所阻礙，因此，係需要採用彎曲的情形為少之基板。
於先前技術中，作為將電源模組用基板之彎曲等減低的技術，例如係存在有專利文獻1、專利文獻2中所記載之技術。
專利文獻1中所記載之電源模組用基板，係在作為電路層之金屬板上，使用有將包含有鋁純度為以質量%而言為99.0%以上99.95%以下之第1層和鋁純度為99.99%以上之第2層的2以上之層作層積所成的包層材，並使其之第2層與陶瓷基板作接合。又，係記載有：於此情況，電路層之厚度係設為600μm，相對於此電路層而被設置在陶瓷基板之相反面處的金屬層之厚度係設為400μm。
在專利文獻2中，係揭示有在氮化矽基板之至少其中一方之表面上接合有金屬包層材之氮化矽電路基板。又，係揭示有：作為金屬包層材，係以Cu板或Al板 等之導電性材料和科伐合金板或鎢板一般之低熱膨脹金屬的組合為理想。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-191004號公報
[專利文獻2]日本特開2003-168770號公報
另外，在先前技術之具有散熱片的電源模組用基板中，主要係以將在接合散熱片時之起因於絕緣基板與散熱片之間之線膨脹差所導致的初期彎曲作減低一事作為課題，但是，當在將散熱片作了接合之後的進行半導體元件之安裝的工程中而被作了加熱時，或者是起因於在使用環境中之溫度變化，係會有產生彎曲之虞。
若是在安裝工程中發生有彎曲，則會發生焊錫接合部之位置偏移或者是在接合部處發生變形或碎裂等，而會有導致接合信賴性受損的問題。又，若是在使用環境中發生有彎曲，則中介存在於散熱片和冷卻器之間的熱傳導性潤滑脂係會起因於擠出(pump out)現象而從散熱片和冷卻器之間流出，並起因於此而導致散熱片和冷卻器之間的密著性受損，而會導致熱阻抗之增加。
本發明，係為有鑑於此種事態而進行者，其 目的，係在於提供一種不僅是在與散熱片之間之接合後的初期彎曲為少並且在半導體元件之安裝工程時和使用環境中的彎曲亦為少之具有散熱片的電源模組用基板以及電源模組。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係具備有：電源模組用基板，係由一枚的陶瓷基板、和由在該陶瓷基板之其中一面上相互空出有間隔地而被作了接合的複數之小電路層所成之電路層、以及被接合於前述陶瓷基板之另外一面上之一枚的金屬層，所構成之；和一枚的散熱片，係被接合於前述電源模組用基板之前述金屬層上，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/ mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
由於係對於鋁之純度為低且剛性為高、亦即是降伏強度為高之散熱片，而將電路層作為第1層和第2層之層積構造來在陶瓷基板之相反側處配置了由鋁之純度為高且剛性為高之鋁板所成的第2層，因此，此些之散熱片和電路層之第2層係以陶瓷基板作為中心而成為對稱構造，在加熱時等的情況中而作用於陶瓷基板之兩面處的應力係難以產生偏移，具有散熱片的電源模組用基板之彎曲係變得難以發生。又，在被與陶瓷基板作接合之第1層與金屬層處，由於係配置有純度99.99質量%以上之較軟、亦即是降伏強度為低之鋁板，因此，在加熱時等的情況中係將施加於陶瓷基板處的熱應力降低，而能夠防止發生碎裂的情形。
又，對於陶瓷基板，由於相較於藉由複數之小電路層所構成的電路層，係以從藉由一枚所構成的散熱片所作用而來之彎曲應力會變得更大，因此，為了將伴隨著溫度變化所導致的彎曲量之變化縮小，在電路層側係成為需要與從散熱片而來之彎曲應力相反的應力。因此，在本發明中，係藉由將在25℃之常溫時的電路層之第2層與散熱片之間的關係調整為上述在25℃時之比例的範圍 內，來減低在25℃時之彎曲的發生，並且進而藉由將在200℃時之比例調整為超過25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下，來在具有散熱片的電源模組用基板被加熱時，設為相較於在25℃時而在200℃時之電路層側之彎曲應力會變得更大的構造。藉由此，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中的彎曲量之變化降低，就算是在加熱時，也能夠安定地維持以陶瓷基板為中心的對稱性。
如此這般，在像是於具有散熱片的電源模組用基板之陶瓷基板上將複數之小電路層作並排配設的情況等之將電路層作了圖案化的情況時，被接合於陶瓷基板處之電路層的接合部分、和被接合於陶瓷基板處之散熱片的接合部分，其形狀係會有所相異，但是，藉由對於第2層之剛性和散熱片之剛性之間的對稱性作考慮，係能夠確實地防止彎曲之發生。又，藉由對於在25℃之常溫時和200℃之加熱時的雙方之第2層之剛性與散熱片之剛性之間的對稱性作考慮，而相較於在25℃時之比例來將在200℃時之比例設為較大之範圍，係能夠將在25℃~200℃之溫度變化中的彎曲之變化量縮小，不僅是能夠對於在與散熱片之間之接合後的初期彎曲作抑制，就算是在半導體元件之安裝工程時或者是在使用環境中，也能夠對於彎曲之發生作抑制。故而，係能夠使作為絕緣基板之信賴性提昇，而能夠發揮良好的散熱性。另外，在本發明之具有散熱片的電源模組用基板中，藉由在一枚的散熱片上接合複數之小電路層，係能夠將複數之小電路層正確地作定位，而能夠 謀求高積體化。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：電源模組用基板，係由一枚的陶瓷基板、和由在該陶瓷基板之其中一面上相互空出有間隔地而被作了接合的複數之小電路層所成之電路層、以及被接合於前述陶瓷基板之另外一面上之一枚的金屬層，所構成之；和一枚的散熱片，係被接合於前述電源模組用基板處之前述金屬層上，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述電路側接合芯材與前述第1層之間之接 合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：電源模組用基板，係由一枚的陶瓷基板、和由在該陶瓷基板之其中一面上相互空出有間隔地而被作了接合的複數之小電路層所成之電路層、以及被接合於前述陶瓷基板之另外一面上之一枚的金屬層，所構成之；和一枚的散熱片，係於前述電源模組用基板處之前述金屬層上隔著一枚的散熱側接合芯材而被作了接合，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之 厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述散熱側接合芯材與前述金屬層間之接合面積設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：電源模組用基板，係由一枚的陶瓷基板、和由在該陶瓷基板之其中一面上相互空出有間隔地而被作了接合的複數之小電路層所成之電路層、以及被接合於前述陶瓷基板之另外一面上之一枚的金屬層，所構成之；和一枚的散熱片，係於前述電源模組用基板處之前述金屬層上隔著一枚的散熱側接合芯材而被作了接合，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所 成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材以及前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述第1層與前述電路側接合芯材之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述金屬層與前述散熱側接合芯材間之接合面積設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為 1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係具備有：複數之電源模組用基板、和使此些之電源模組用基板相互空出有間隔地而被作了接合之一枚的散熱片，前述電源模組用基板，係由小陶瓷基板、和被接合於該小陶瓷基板之其中一面上之小電路層、以及被接合於前述小陶瓷基板之另外一面上之小金屬層，所構成之，並且，在前述電源模組用基板處之前述小金屬層，係被接合於前述散熱片處而成，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為超過前述在25℃ 時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：複數之電源模組用基板、和使此些之電源模組用基板相互空出有間隔地而被作了接合之一枚的散熱片，前述電源模組用基板，係由小陶瓷基板、和被接合於該小陶瓷基板之其中一面上之小電路層、以及被接合於前述小陶瓷基板之另外一面上之小金屬層，所構成之，並且，在各電源模組用基板處之前述小金屬層，係被接合於前述散熱片處而成，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述電路側接合芯材之 厚度設為t3(mm)、將前述電路側接合芯材與前述第1層之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：複數之電源模組用基板、和使此些之電源模組用基板相互空出有間隔地而被作了接合之一枚的散熱片，前述電源模組用基板，係由小陶瓷基板、和被接合於該小陶瓷基板之其中一面上之小電路層、以及被接合於前述小陶瓷基板之另外一面上之小金屬層，所構成之，並且，在各電源模組用基板處之前述小金屬層處，係隔著散熱側接合芯材而被接合有前述散熱片，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積 的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述散熱側接合芯材與前述小金屬層間之接合面積的總和設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
本發明之具有散熱片的電源模組用基板，係亦可構成為，係具備有：複數之電源模組用基板、和使此些之電源模組用基板相互空出有間隔地而被作了接合之一枚的散熱片，前述電源模組用基板，係由小陶瓷基板、和被接合於該小陶瓷基板之其中一面上之小電路層、以及被接合於前述小陶瓷基板之另外一面上之小金屬層，所構成之，並且，在各電源模組用基板處之前述小金屬層處，係隔著散熱側接合芯材而被接合有前述散熱片，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積 構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材和前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述第1層與前述電路側接合芯材之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述小金屬層與前述散熱側接合芯材間之接合面積的總和設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時 之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
在上述之構成中，亦同樣的，藉由將第1層與散熱片之間的關係根據上述之比例而設定為在25℃之常溫時會成為0.85以上1.40以下並且在200℃之加熱時會在超過25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的範圍內而變高，就算是在25℃~200℃之溫度變化中，也能夠構成以陶瓷基板作為中心之對稱構造，在加熱時等的情況中作用於陶瓷基板之兩面處的應力係難以產生偏差，而能夠使彎曲成為難以發生。
又，在將熱膨脹係數相對性而言為較小而剛性為高之陶瓷基板藉由一枚來構成的情況時，由於係能夠使在加熱時等的情況中作用於陶瓷基板之兩面處的應力更難以產生偏差，因此係能夠更進一步提高防止彎曲之發生的效果。
在本發明之具有散熱片的電源模組用基板中，前述第2層，若是係由在200℃時之降伏強度為較前述散熱片而更大的鋁板所成，則為理想。
當在電路層之第2層和散熱片處使用了同種類之鋁板的情況時，相對於電路層係藉由複數之小電路層而被作分斷，由於散熱片係藉由一枚來構成，因此，在加 熱時，受到從散熱片而來之應力的影響，彎曲量係容易變化。因此，藉由在第2層處，使用在加熱時之降伏強度、亦即是在200℃時之降伏強度為較散熱片而更大的鋁板，第2層之降伏強度係以將加熱中之從散熱片而來的應力之增加量抵消的方式而作用，而能夠更進一步減低彎曲之變化量。
又，在本發明之具有散熱片的電源模組用基板中，若是前述第2層係由純度未滿99.90質量%的鋁板所成，前述散熱片係由純度99.90質量%以下之鋁板所成，則為理想。
在將第2層藉由降伏強度為高之純度未滿99.9質量%之鋁板來構成的情況時，由於係能夠將第2層之厚度減薄，因此，係並不會使熱阻抗增加，而能夠成為更加理想之構成。
本發明之電源模組，係具備有：前述具有散熱片的電源模組用基板、和被搭載於前述小電路層之至少其中一者之表面上的半導體元件。
若依據本發明，則係能夠對起因於在半導體元件之安裝工程時或者是使用環境中之溫度變化所導致的形狀變化作抑制，而能夠使作為絕緣基板之信賴性和半導體元件之連接信賴性提昇，並且能夠發揮良好的散熱性。又，由於係能夠正確地進行複數之小電路層的定位，因此 係能夠謀求高積體化。
10A~10H:電源模組用基板
11:陶瓷基板
11S:小陶瓷基板
12、17:電路層
12S、17S:小電路層
13:金屬層
13S:小金屬層
13a:金屬層用鋁板
15:第1層
15a:第1層用鋁板
16:第2層
16a:第2層用鋁板
20:散熱片
30:半導體元件
40、45:焊材
41a:電路側接合芯材
41b:散熱側接合芯材
42:焊材層
43a、43b:雙面焊材包層材
60、61:接合體
100:電源模組
101~108:具有散熱片的電源模組用基板
110:加壓裝置
[圖1]係為本發明之第1實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之剖面圖。
[圖2]係為圖1中所示之具有散熱片的電源模組用基板之立體圖。
[圖3]係為對於圖1中所示之第1實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖4]係為在本發明之第1實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造中所使用的加壓裝置之正面圖。
[圖5]係為對於本發明之第2實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖6]係為對於本發明之第3實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖7]係為對於本發明之第4實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖8]係為本發明之第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之剖面圖。
[圖9]係為對於圖8中所示之第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖10]係為對於圖8中所示之第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之其他的製造工程作展示之剖面 圖。
[圖11]係為對於本發明之第6實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖12]係為對於本發明之第7實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
[圖13]係為對於本發明之第8實施形態之具有散熱片的電源模組用基板之製造工程作展示之剖面圖。
以下，針對本發明之實施形態，參考圖面並作說明。
圖1以及圖2中所示之第1實施形態之具有散熱片的電源模組用基板101，係具備有電源模組用基板10A和散熱片20，藉由在此具有散熱片的電源模組用基板101之表面上，如同圖3C中所示一般地而搭載半導體晶片等之半導體元件30，來製造出電源模組100。
電源模組用基板10A，係具備有一枚的陶瓷基板11、和由藉由硬焊而被接合於此陶瓷基板11之其中一面上的複數之小電路層12S所成之電路層12、以及藉由硬焊而被接合於陶瓷基板11之另外一面上之一枚的金屬層13。而，電源模組用基板10A之各小電路層12S，係如同圖1以及圖2中所示一般，在陶瓷基板11之其中一面上相互空出有間隔地而被作接合。又，電源模組用基板10A，係在散熱片20上隔著金屬層13而被作接合。另 外，此電源模組用基板10A之金屬層13和散熱片20，係藉由硬焊而被作接合，半導體元件30，係在各小電路層12S之表面上，藉由軟焊而被作接合。半導體元件30，係會有在各小電路層12S之全部處均被作接合的情況，也會有存在並未被接合有半導體元件30之小電路層12S的情況。
陶瓷基板11，例如係可使用AlN(氮化鋁)、Si3N4(氮化矽)等之氮化物系陶瓷，或者是使用Al2O3(氧化鋁)等之氧化物系陶瓷。又，陶瓷基板11之厚度，係可設定在0.2~1.5mm之範圍內。
構成電路層12之各小電路層12S，係被設為第1層15和第2層16之層積構造，該第1層15，係被接合於陶瓷基板11之表面上，該第2層16，係被接合於第1層15之表面上。第1層15，係使用身為純度99.99質量%以上之鋁板並且在JIS規格中為1N99(純度99.99質量%以上：所謂的4N鋁)之純鋁板。
又，第2層16，係由純度為較第1層15而更低的鋁板所成，例如，係使用身為純度為未滿99.90質量%之鋁板並且在JIS規格中為純度99.0質量%以上的所謂2N鋁(例如A1050等)之純鋁板，或者是使用A3003，A6063，A5052等之鋁合金板。而，第1層15之厚度係被設為0.1mm以上2.5mm以下，第2層16之厚度t1係被設為0.5mm以上5.0mm以下。
金屬層13，係與電路層12之第1層15同樣 的，使用身為純度99.99質量%以上並且在JIS規格中為1N99(純度99.99質量%以上：所謂的4N鋁)之鋁板，並將厚度形成為0.1mm以上未滿2.5mm。又，作為被接合於此電源模組用基板10處之散熱片20，係由純度為較金屬層13而更低的鋁板所成，例如，係使用身為純度為99.90質量%以下之鋁板並且在JIS規格中為IN90(純度99.0質量%以上的所謂3N鋁)或純度99.0質量%以上之所謂2N鋁(例如A1050等)之純鋁板，或者是使用A3003，A6063，A5052等之鋁合金板。
另外，作為散熱片之形狀，係可採用像是平板狀者、藉由熱間鍛造等而一體性地形成了多數之銷狀鰭者、藉由壓出成形而一體性地形成了相互平行之帶狀鰭者等的適宜之形狀者，並作為在內部流通冷媒之冷卻器的零件而藉由螺絲鎖合等來組入至其他之零件中並被使用。特別是，較理想，係將對於彎曲作抑制的效果為大之平板狀者或者是將多數之銷狀之鰭一體性地作了成形者，作為散熱片來使用。在本實施形態中，係使用平板狀之散熱片20。
又，此散熱片20與電路層12之第2層16，係調整為會成為下述之關係：亦即是，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第2層16和第1層15之間之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設 為t2(mm)、將散熱片20與金屬層13之間之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
又，在此些比例之計算式中，第1層15和第2層16之間之接合面積A1(mm2)，係為在構成電路層12之各小電路層12S處的第1層15和第2層16之間之接合面積的總和。
例如，在將第2層16設為厚度t1=1.2mm之A6063鋁合金(在25℃時之降伏強度σ 11=50N/mm2、在200℃時之降伏強度σ 12=45N/mm2)且第1層15與第2層16之間之接合面積A1被設為900mm2，而散熱片20係為厚度t2=1.0mm之A3003鋁合金(在25℃時之降伏強度σ 21=40N/mm2、在200℃時之降伏強度σ 22=30N/mm2)且金屬層13與散熱片20之間之接合面積A2被設為1000mm2之組合的情況時，係成為於25℃(室溫)時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)=1.35、於200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)=1.62。
接著，針對製造如此這般所構成的具有散熱片的電源模組用基板101之方法作說明。此具有散熱片的 電源模組用基板101，係在將陶瓷基板11和電路層12中之第1層15以及金屬層13作了接合(第1接合工程)之後，在第1層15之表面上接合第2層16，並在金屬層13之表面上接合散熱片20(第2接合工程)，藉由此，而製造之。以下，對於此些之工程依序作說明。
(第1接合工程)首先，在陶瓷基板11之其中一面上，層積成為電路層12中之第1層15的第1層用鋁板15a，並在另外一面上層積成為金屬層13之金屬層用鋁板13a，而將此些作一體性的接合。在此些之接合中，係使用有Al-Si系之合金的焊材40。此焊材40，若是以箔的形態來使用，則為理想。
將此些之陶瓷基板11和第1層用鋁板15a以及金屬層用鋁板13a，如同圖3A中所示一般地來隔著焊材40而作層積，並設為使用圖4中所示之加壓裝置110來將此層積體S在層積方向上作了加壓的狀態。
此加壓裝置110，係具備有基底板111、和在基底板111之上面的四角隅處垂直地被作了安裝的導引柱112、和被固定在此些之導引柱112的上端部處之固定板113、和可在此些之基底板111和固定板113之間自由上下移動地而被導引柱112所支持之推壓板114、以及被設置在固定板113和推壓板114之間並將推壓板114朝向下方作推壓的彈簧等之推壓手段115。
固定板113以及推壓板114，係相對於基底板111而被平行地作配置，在基底板111和推壓板114之 間，係被配置有前述之層積體S。在層積體S之兩面處，係為了使加壓成為均勻，而被配設有碳薄片116。
在藉由此加壓裝置110而作了加壓的狀態下，將加壓裝置110整個設置在省略圖示之加熱爐中，並在真空氛圍下加熱至硬焊溫度而進行硬焊。作為此情況時之加壓力，例如係設為0.68MPa(7kgf/cm2)，作為加熱溫度，例如係設為640℃。
(第2接合工程)在藉由第1接合工程所得到的接合體60中之第1層15處，如同圖3B中所示一般，隔著焊材45來層積成為第2層16之第2層用鋁板16a，並在金屬層13上隔著焊材45而層積散熱片20。此些之焊材45，係將Al-Si系等之合金的焊材以箔的形態來使用。之後，在將此些之層積體使用與圖4相同之加壓裝置110來於層積方向上作了加壓的狀態下，將加壓裝置110整個在真空氛圍下進行加熱並在接合體60上分別將第2層16以及散熱片20作硬焊，而製造出具有散熱片的電源模組用基板101。作為此情況時之加壓力，例如係設為0.68MPa(7kgf/cm2)，作為加熱溫度，例如係設為615℃。
在如此這般所製造出之具有散熱片的電源模組用基板101上，如同圖3C中所示一般，於電路層12(第2層16)之上面，藉由軟焊來接合半導體元件30，而製造出電源模組100。
在半導體元件30之軟焊中，例如，係使用 Sn-Sb系、Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-In系或者是Sn-Ag-Cu系的焊材，並藉由加熱至275℃~335℃來進行。
另外，在上述之第1實施形態中，雖係作為焊材而使用Al-Si系合金並在真空氛圍下進行了硬焊，但是，係亦可使用Al-Si-Mg系、Al-Mg系、Al-Ge系、Al-Cu系或者是Al-Mn系等之焊材。於此情況，在使用含有Mg之Al-Si-Mg系、Al-Mg系合金之焊材來進行硬焊的情況時，係可在非氧化性氛圍中進行硬焊。
在如同上述一般所製造出的電源模組100中，具有散熱片的電源模組用基板101，係如同上述一般，藉由將由複數之小電路層12S所成之電路層12設為第1層15和第2層16之層積構造，來對於鋁之純度為低且剛性為高(亦即是降伏強度為高)之散熱片20而在陶瓷基板11之相反側處配置了由鋁之純度為高且剛性為高之鋁板所成的第2層16。藉由此，由於此些之散熱片20和第2層16係以陶瓷基板11作為中心而成為對稱構造，在加熱時等的情況中而作用於陶瓷基板11之兩面處的應力係難以產生偏移，因此具有散熱片的電源模組用基板101之彎曲係變得難以發生。又，在被與陶瓷基板11作接合之第1層15與金屬層13處，由於係配置有純度99.99質量%以上之較軟、亦即是降伏強度為低之鋁板，因此，在加熱時的情況中係將施加於陶瓷基板11處的熱應力降低，而能夠防止發生碎裂的情形。
另外，在具有散熱片的電源模組用基板101 處，由於電路層12係藉由複數之小電路層12S所構成，而設為使電路層12被分離為複數的構造，因此，被接合於陶瓷基板11處之電路層12的接合部分、和被接合於陶瓷基板11處之散熱片20的接合部分，其形狀係會有所相異，對於陶瓷基板11而言，相較於從藉由複數之小電路層12S所構成的電路層12，係以從藉由一枚所構成的散熱片20所作用而來之彎曲應力會變得更大。因此，在具有散熱片的電源模組用基板101處，為了將伴隨於溫度變化所導致之具有散熱片的電源模組用基板101之彎曲量的變化縮小，係藉由將在25℃之常溫時的電路層12之第2層16與散熱片20之間的關係調整為上述在25℃時之比例的範圍內，來減低彎曲的發生，並且進而藉由將在200℃時之比例調整為超過25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下，來在具有散熱片的電源模組用基板101被加熱時，設為相較於在25℃時而在200℃時之電路層12側之彎曲應力會變得更大的構造。
亦即是，針對第2層16和散熱片20，係將此些之厚度、接合面積以及降伏強度之關係，調整為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)會成為0.85以上1.40以下並且在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)會成為超過25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的關係，藉由將在25℃之常溫時和200℃之加熱時而調整為上述比例之範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板101處所 產生的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。如此這般，在本實施形態之具有散熱片的電源模組用基板101處，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)為1.00的情況、為0.85以上未滿1.00的情況、為超過1.00且為1.40以下的情況，並且在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)為超過25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，由於係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造，並進而將在25℃~200℃之溫度範圍中的彎曲之變化量減低，因此，就算是在加熱時，也能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。故而，在加熱時等的情況中作用於陶瓷基板11之兩面處的應力係難以產生偏差，而能夠更確實地防止彎曲之發生。
在藉由如同本實施形態一般之在像是於具有散熱片的電源模組用基板101之陶瓷基板11上將複數之小電路層12S作並排配設的情況等而藉由相互分離之複數之小電路層12S來將電路層12作了圖案化的情況時，藉由對於被接合於陶瓷基板11處之電路層12的接合部分和被接合於陶瓷基板11處之散熱片20的接合部分處之第2層16之剛性(對於將厚度t1和接合面積A1相乘後的體積作了考慮的降伏強度)和散熱片20之剛性(對於將厚度t2和接合面積A2相乘後的體積作了考慮的降伏強度)之間的對稱性作考慮，係能夠確實地防止彎曲之發生。
又，藉由對於在25℃之常溫時和200℃之加 熱時的雙方之第2層16之剛性與散熱片20之剛性之間的對稱性作考慮，而相較於在25℃時之比例來將在200℃時之比例調整為會變得較大，係能夠將在25℃~200℃之溫度變化中的彎曲之變化量縮小，不僅是能夠對於在與散熱片20之間之接合後的初期彎曲作抑制，就算是在半導體元件30之安裝工程時或者是在使用環境中，也能夠對於彎曲之發生作抑制。故而，具有散熱片的電源模組用基板101，係作為絕緣基板而長期性地具有高信賴性，並能夠發揮良好的散熱性。
又，在具有散熱片的電源模組用基板101中，係將第2層16藉由A6063鋁合金來形成，並將散熱片20藉由A3003鋁合金來形成，而在第2層16處使用在200℃時之降伏強度為較散熱片20而更大的鋁板。如此這般，藉由在電路層12之第2層16處，使用在加熱時之降伏強度為較散熱片20而更大的鋁板，第2層16之降伏強度係以將加熱中之從散熱片20而來的應力之增加量抵消的方式而作用，而能夠更進一步減低彎曲之變化量。進而，在被軟焊有半導體元件30之第2層16處，由於係使用有剛性為高、亦即是降伏強度為高之鋁板，因此，係亦能夠抑制電路層12之變形。另外，在具有散熱片的電源模組用基板101中，由於係在一枚的散熱片20上接合有複數之小電路層12S，因此，係能夠將複數之小電路層12S正確地作定位，而能夠謀求高積體化。
圖5，係對於第2實施形態之具有散熱片的電 源模組用基板102之製造工程作展示。在此第2實施形態中，針對與圖1~3中所示之第1實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。在以下之各實施形態中，亦為相同。
此具有散熱片的電源模組用基板102，係與第1實施形態相同的，構成為在一枚的陶瓷基板11之其中一面上被接合有由複數之小電路層17S所成之電路層17，並且在陶瓷基板11之另外一面上之隔著一枚的金屬層13而被接合有一枚的散熱片20，但是，於電源模組用基板10B處的電路層17之第1層15和第2層16之間，係藉由於電路側接合芯材41a之兩面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43a而被作接合。又，金屬層13與散熱片20之間，係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金之焊材45而被作接合。
雙面焊材包層材43a，係為將電路側接合芯材41a設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第2實施形態之具有散熱片的電源模組用基板102，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，首先，藉由使用有焊材40(參考圖3A)之硬焊來在陶瓷基板11之其中一面上接合第1層15並在另外一面上接合金屬層13，而形成接合體60。之後，如同圖5A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著雙面焊材包層材43a來層積第2層16，並在金屬層13上，隔著焊材45而層積 散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造出具有散熱片的電源模組用基板102。
在此具有散熱片的電源模組用基板102處，係如同圖5B中所示一般，成為在電路層17之第1層15與第2層16之間而中介存在有身為雙面焊材包層材43a之電路側接合芯材41a之薄的鋁合金層之狀態。
又，在第2實施形態之具有散熱片的電源模組用基板102中，當將在電路層17處之第2層16之厚度設為t1(mm)、將對於電路側接合芯材41a之第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將金屬層13與散熱片20之間之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，將電路側接合芯材41a之厚度設為t3(mm)、將電路側接合芯材41a與第1層15間之接合面積設為A3(mm2)、將電路側接合芯材41a之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將電路側接合芯材41a之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，第2層16、電路側接合芯材41a以及散熱片20之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為會成為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)為0.85以上1.40以下、在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下之關係。
如此這般，在具有散熱片的電源模組用基板102中，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板102的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00且1.40以下的情況中，而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖6，係對於第3實施形態之具有散熱片的電源模組用基板103之製造工程作展示。在此第3實施形態中，針對與第1實施形態以及第2實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。
具有散熱片的電源模組用基板103，係如同圖6B中所示一般，在一枚的陶瓷基板11之其中一面上被接合有由複數之小電路層12S所成之電路層12，並且在陶瓷基板11之另外一面上被接合有一枚的金屬層13，且在金屬層13處隔著一枚的散熱側接合芯材41b而被接合有 一枚的散熱片20，而構成之。在電源模組用基板10℃處之電路層12的第1層15與第2層16之間，係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金之焊材45而被作接合。又，金屬層13與散熱片20之間，係藉由在散熱側接合芯材41b之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43b而被作接合。雙面焊材包層材43b，係為將散熱側接合芯材41b設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第3實施形態之具有散熱片的電源模組用基板103，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，在藉由使用有焊材40(參考圖3A)之硬焊來在陶瓷基板11之其中一面上接合第1層15並在另外一面上接合金屬層13，而形成接合體60之後，如同圖6A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著焊材45來層積第2層16，並在金屬層13上，隔著雙面焊材包層材43b而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造之。
如此這般所製造出的第3實施形態之具有散熱片的電源模組用基板103，係如同圖6B中所示一般，成為在金屬層13與散熱片20之間而中介存在有身為散熱側接合芯材41b之薄的鋁合金層之狀態。
又，在此第3實施形態之具有散熱片的電源模組用基板103中，當將電路層12之第2層16之厚度設 為t1(mm)、將第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將散熱片20之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將散熱側接合芯材41b之厚度設為t4(mm)、將散熱側接合芯材41b與金屬層13間之接合面積設為A4(mm2)、將散熱側接合芯材41b之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將散熱側接合芯材41b之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，第2層16、散熱片20以及散熱側接合芯材41b之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的關係。
在此具有散熱片的電源模組用基板103中，亦係與第1實施形態以及第2實施形態相同的，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比 例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00且為1.40以下之情況中，而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)為超過在25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖7，係對於第4實施形態之具有散熱片的電源模組用基板104之製造工程作展示。在此第4實施形態中，針對與第1~第3實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。具有散熱片的電源模組用基板104，係如同圖7B中所示一般，在一枚的陶瓷基板11之其中一面上被接合有由複數之小電路層17S所成之電路層17，並且在陶瓷基板11之另外一面上被接合有一枚的金屬層13，且在金屬層13處隔著一枚的散熱側接合芯材41b而被接合有一枚的散熱片20，而構成之。又，電源模組用基板10D處之電路層17的第1層15與第2層16之間，係藉由在電路側接合芯材41a之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43a而被作接合。
雙面焊材包層材43a、43b，係為將電路側接合芯材41a以及散熱側接合芯材41b設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第4實施形態之具有散熱片的電源模組用基板104，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，在 藉由使用有焊材40(參考圖3A)之硬焊來接合第1層15並在另外一面上接合金屬層13而形成接合體60之後，如同圖7A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著雙面焊材包層材43a來層積第2層16，並在金屬層13上，隔著雙面焊材包層材43b而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造之。
如此這般所製造出的第4實施形態之具有散熱片的電源模組用基板104，係如同圖7B中所示一般，成為在第1層15與第2層16之間而中介存在有身為電路側接合芯材41a之薄的鋁合金層之狀態並且在金屬層13與散熱片20之間而中介存在有身為散熱側接合芯材41b之薄的鋁合金層之狀態。
又，在第4實施形態之具有散熱片的電源模組用基板104中，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將散熱片20之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將電路側接合芯材41a之厚度設為t3(mm)、將第1層15與電路側接合芯材41a之間之接合面積設為A3(mm2)、將電路側接合芯材41a 之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將電路側接合芯材41a之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)，並且將散熱側接合芯材41b之厚度設為t4(mm)、將金屬層13與散熱側接合芯材41b之間之接合面積設為A4(mm2)、將散熱側接合芯材41b之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將散熱側接合芯材41b之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，第2層16以及電路側接合芯材41a和散熱片20以及散熱側接合芯材41b之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的關係。
故而，在具有散熱片的電源模組用基板104中，亦係與第1~第3實施形態相同的，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板104的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00並且為1.40以下之情況中而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42) 為超過在25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖8，係為第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板105，圖9，係對於此具有散熱片的電源模組用基板105之製造工程作展示。在第5實施形態中，針對與第1~第4實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。
具有散熱片的電源模組用基板105，係如同圖8中所示一般，藉由在一枚的散熱片20上將複數之電源模組用基板10E相互空出有間隔地來作接合，而被設置有複數之小電路層12S，並藉由此些之小電路層12S而形成電路層12。具體而言，陶瓷基板11係藉由與小電路層12S相同數量之小陶瓷基板11S所構成，金屬層13亦係藉由與小電路層12S相同數量之小金屬層13S所構成，各電源模組用基板10E，係藉由分別隔著小陶瓷基板11S來將小電路層12S和小金屬層13S作接合，而形成之。
而，小電路層12S，係被設為被接合於小陶瓷基板11S處之第1層15和被接合於該第1層15之表面上的第2層16之層積構造，此些之第1層15和第2層16之間，係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金的焊材45而被作接合。又，小金屬層13S與散熱片20之間，亦係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金之焊材45而被作接合。
又，第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板105，首先係如同圖9A中所示一般，與第1實施形態之第1接合工程相同的，在小陶瓷基板11S之其中一面上隔著Al-Si系等之合金之焊材40來層積成為第1層15之第1層用鋁板15a，並在另外一面上隔著Al-Si系等之合金之焊材40來層積成為小金屬層13S之金屬層用鋁板13a，而將此些藉由硬焊來一體性地作接合。之後，在形成了接合體61之後，如同圖9B中所示一般，在第1層15之表面上，隔著焊材45來層積第2層16，並在小金屬層13S上，隔著焊材45而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造出具有散熱片的電源模組用基板。
另外，在第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板105之小電路層12S處，係如同圖10A中所示一般，亦可使用將小電路層12S之第1層15與第2層16預先作為包層材而作了製造者。
於此情況，係如同圖10A中所示一般，在小陶瓷基板11S之其中一面上隔著由Al-Si系合金所成之焊材40來層積包層材之小電路層12S，並在另外一面上隔著由Al-Si系合金所成之焊材40來層積成為小金屬層13S之金屬層用鋁板13a，而將此些在真空氛圍中以作了加壓的狀態來進行硬焊(第1接合工程)。藉由此，如同圖10B中所示一般，形成在小陶瓷基板11S之兩面上被接合 有小電路層12S和小金屬層13S之電源模組用基板10E。接著，如同圖10B中所示一般，在電源模組用基板10E之小金屬層13S上，隔著由Al-Si-Mg系合金所成之焊材45來層積散熱片20，並將此些在氮氛圍等之非氧化性氛圍中以作了加壓的狀態來加熱而進行硬焊，藉由此，來製造出具有散熱片的電源模組用基板105。
在此些之第5實施形態之具有散熱片的電源模組用基板105中，係被調整為會成為下述之關係：亦即是，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第1層15和第2層16之間之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將金屬層13與散熱片20之間之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時，在第2層16與散熱片20之厚度、散熱面積及降伏強度的關係，係被調整成在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
又，在此些比例之計算式中，第1層15和第2層16之間之接合面積A1(mm2)，係為在構成電路層12之各小電路層12S處的第1層15和第2層16之間之 接合面積的總和，金屬層13和散熱片20之間之接合面積A2(mm2)，係為構成金屬層13之各小金屬層13S和散熱片20之間之接合面積的總和。
在具有散熱片的電源模組用基板105中，亦係與第1~第4實施形態相同的，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板105的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00且為1.40以下之情況中，而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)為超過在25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖11，係對於第6實施形態之具有散熱片的電源模組用基板106之製造工程作展示。在此第6實施形態中，針對與第1~第5實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。
具有散熱片的電源模組用基板106，係如同圖11B中所示一般，與第5實施形態相同的，藉由在一枚的散熱片20上將複數之電源模組用基板10F相互空出有間隔地來作接合，而被設置有複數之小電路層17S，並藉由此些之小電路層17S而形成電路層17。具體而言，陶瓷 基板11係藉由與小電路層17S相同數量之小陶瓷基板11S所構成，金屬層13係藉由與小電路層17S相同數量之小金屬層13S所構成，各電源模組用基板10F，係分別藉由隔著小陶瓷基板11S而將小電路層17S和小金屬層13S作接合而被形成。又，各小電路層17S的第1層15與第2層16之間，係藉由在電路側接合芯材41a之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43a而被作接合。另外，各電源模組用基板10F之小金屬層13S與散熱片20之間，係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金之焊材45而被作接合。又，雙面焊材包層材43a，係為將電路側接合芯材41a設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第6實施形態之具有散熱片的電源模組用基板106，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，首先，藉由使用有焊材40之硬焊來分別在小陶瓷基板11S之其中一面上接合第1層15並在另外一面上接合小金屬層13S，而形成接合體61。之後，如同圖11A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著雙面焊材包層材43a來層積第2層16，並在小金屬層13S上，隔著焊材45而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造出具有散熱片的電源模組用基板106。在如此這般所製造出的具有散熱片的電源模組用基板106處，係如同圖 11B中所示一般，成為在電路層17之第1層15與第2層16之間而中介存在有身為雙面焊材包層材43a之電路側接合芯材41a之薄的鋁合金層之狀態。
又，在第6實施形態之具有散熱片的電源模組用基板106中，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將散熱片20之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，將電路側接合芯材41a之厚度設為t3(mm)、將電路側接合芯材41a與第1層15間之接合面積設為A3(mm2)、將電路側接合芯材41a之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將電路側接合芯材41a之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，第2層16、電路側接合芯材41a以及散熱片20之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為會成為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)為0.85以上1.40以下、在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下之關係。
故而，在具有散熱片的電源模組用基板106中，亦係與第1~第5實施形態相同的，藉由將在25℃時 之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板105的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00且1.40以下的情況中，而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)為超過在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖12，係對於第7實施形態之具有散熱片的電源模組用基板107之製造工程作展示。在此第7實施形態中，針對與第1~第6實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。
具有散熱片的電源模組用基板107，係如同圖12B中所示一般，與第5實施形態以及第6實施形態相同的，藉由在一枚的散熱片20上將複數之電源模組用基板10G相互空出有間隔地來作接合，而被設置有複數之小電路層12S，並藉由此些之小電路層12S而形成電路層12。具體而言，陶瓷基板11係藉由與小電路層12S相同數量之小陶瓷基板11S所構成，金屬層13係藉由與小電路層12S相同數量之小金屬層13S所構成，各電源模組用基板10G，係分別藉由隔著小陶瓷基板11S而將小電路層12S和小金屬層13S作接合而被形成。又，各小電路層12S的 第1層15與第2層16之間，係與第1實施形態相同的，藉由Al-Si系等之合金之焊材45而被作接合。又，各電源模組用基板10G之小金屬層13S與散熱片20之間，係藉由在散熱側接合芯材41b之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43b而被作接合。雙面焊材包層材43b，係為將散熱側接合芯材41b設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第7實施形態之具有散熱片的電源模組用基板107，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，在藉由使用有焊材40之硬焊來在小陶瓷基板11S之其中一面上接合第1層15並在另外一面上接合小金屬層13S，而形成接合體61之後，如同圖12A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著焊材45來層積第2層16，並在小金屬層13S上，隔著雙面焊材包層材43b而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造之。
如此這般所製造出的第7實施形態之具有散熱片的電源模組用基板107，係如同圖12B中所示一般，成為在小金屬層13S與散熱片20之間而中介存在有身為散熱側接合芯材41b之薄的鋁合金層之狀態。
又，在此第7實施形態之具有散熱片的電源模組用基板107中，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16 之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將散熱片20之厚度設為t2(mm)、將散熱片20之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將散熱側接合芯材41b之厚度設為t4(mm)、將散熱側接合芯材41b與金屬層13(小金屬層13S)間之接合面積設為A4(mm2)、將散熱側接合芯材41b之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將散熱側接合芯材41b之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，第2層16、散熱片20以及散熱側接合芯材41b之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的關係。
故而，在具有散熱片的電源模組用基板107中，亦係與第1~第6實施形態相同的，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用基板107的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)為1.00 之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00且為1.40以下之情況中，而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)為超過在25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
圖13，係對於第8實施形態之具有散熱片的電源模組用基板108之製造工程作展示。在此第8實施形態中，針對與第1~第7實施形態共通的要素，係附加相同之元件符號。
具有散熱片的電源模組用基板108，係如同圖13B中所示一般，與第5~第7實施形態相同的，藉由在一枚的散熱片20上將複數之電源模組用基板10H相互空出有間隔地來作接合，而被設置有複數之小電路層17S，並藉由此些之小電路層17S而形成電路層17。具體而言，陶瓷基板11係藉由與小電路層12S相同數量之小陶瓷基板11S所構成，金屬層13係藉由與小電路層12S相同數量之小金屬層13S所構成，各電源模組用基板10H，係分別藉由隔著小陶瓷基板11S而將小電路層12S和小金屬層13S作接合而被形成。又，各小電路層12S的第1層15與第2層16之間，係藉由在電路側接合芯材41a之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43a而被作接合，各電源模組用基板10H之小金屬層13S與散熱片20之間，係藉由在散熱側接合芯材41b之雙面上被形成有焊材層42的雙面焊材包層材43b而被作接合。雙面焊材包 層材43a、43b，係為將電路側接合芯材41a以及散熱側接合芯材41b設為厚度0.05mm~0.6mm之JIS之A3003鋁合金，並將雙面之焊材層42設為Al-Si-Mg系合金者。
此第8實施形態之具有散熱片的電源模組用基板108，係與第1實施形態之第1接合工程相同的，在藉由使用有焊材40之硬焊來在小陶瓷基板11S之其中一面上接合第1層15並在另外一面上接合小金屬層13S，而形成接合體61之後，如同圖13A中所示一般，在第1層15之表面上，隔著雙面焊材包層材43a來層積第2層16，並在小金屬層13S上，隔著雙面焊材包層材43b而層積散熱片20，再將此些在層積方向上進行加壓，並在氮氛圍等之非氧化性氛圍中加熱而進行硬焊，藉由此，來製造之。
如此這般所製造出的第8實施形態之具有散熱片的電源模組用基板108，係如同圖13B中所示一般，成為在第1層15與第2層16之間而中介存在有身為電路側接合芯材41a之薄的鋁合金層之狀態並且在小金屬層13S與散熱片20之間而中介存在有身為散熱側接合芯材41b之薄的鋁合金層之狀態。
又，在第8實施形態之具有散熱片的電源模組用基板108中，當將第2層16之厚度設為t1(mm)、將第2層16之接合面積設為A1(mm2)、將第2層16之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將第2層16之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將 散熱片20之厚度設為t2(mm)、將散熱片20之接合面積設為A2(mm2)、將散熱片20之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將散熱片20之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將電路側接合芯材41a之厚度設為t3(mm)、將第1層15與電路側接合芯材41a之間之接合面積設為A3(mm2)、將電路側接合芯材41a之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將電路側接合芯材41a之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)，並且將散熱側接合芯材41b之厚度設為t4(mm)、將金屬層13(小金屬層13S)與散熱側接合芯材41b之間之接合面積設為A4(mm2)、將散熱側接合芯材41b之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將散熱側接合芯材41b之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，第2層16以及電路側接合芯材和散熱片20以及散熱側接合芯材41b之厚度、接合面積以及降伏強度的關係，係被調整為在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下的關係。
故而，在具有散熱片的電源模組用基板108中，亦係與第1~第7實施形態相同的，藉由將在25℃時之比例和在200℃時之比例調整為上述範圍內，係能夠將在25℃~200℃之溫度範圍中之具有散熱片的電源模組用 基板108的彎曲之變化量減低，而能夠安定地維持以陶瓷基板11作為中心之對稱性。亦即是，當在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)為1.00之情況、為0.85以上未滿1.00之情況、為超過1.00並且為1.40以下之情況中而在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)為超過在25℃時之比例的1.0倍並且為1.4倍以下的情況時，係能夠良好地構成以陶瓷基板11作為中心之對稱構造。
實施例
以下，針對為了確認本發明之效果所進行了的實施例作說明。
作為發明例1~19，係準備厚度0.635mm之由AlN所成的陶瓷基板、和厚度0.6mm之由4N-Al所成的第1層以及金屬層，並且針對電路層之第2層以及散熱片，而準備了在表1中所示之厚度、接合面積、純度、降伏強度者。
另外，散熱片係為平板狀，全體之平面尺寸係設為60mm×50mm。
將此些藉由在第1實施形態~第8實施形態中所述之各接合方法來作接合並製作了具有散熱片的電源模組用基板。表1之實施形態(接合方法)，係代表各試料係藉由何者之實施形態的製造方法來進行了製作。又， 作為先前技術例1，係在第1實施形態所述之接合方法中，並不接合電路層之第2層，而製作了並未被形成有第2層之具有散熱片的電源模組用基板。
又，表1之「在25℃時之比例」，當實施形態(接合方法)為1以及5的情況時，係代表(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，當為2以及6的情況時，係代表(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)，當為3以及7的情況時，係代表(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)，當為4以及8的情況時，係代表(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)。又，表1之「在200℃時之比例」，當實施形態(接合方法)為1以及5的情況時，係代表(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)，當為2以及6的情況時，係代表(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)，當為3以及7的情況時，係代表(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)，當為4以及8的情況時，係代表(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)。
另外，第2層、散熱片、電路側接合芯材以及散熱側接合芯材之「在25℃時的降伏強度」和「在200℃時的降伏強度」，係分別藉由基於JIS規格G0567：2012之方法來進行了計測。
之後，針對所得到的各試料，而對於接合後之常溫(25℃)時的彎曲量(初期彎曲)、加熱至280℃時之彎曲量(加熱時彎曲)分別作了測定。彎曲量，係使 用疊紋(moire)式3維形狀測定機來對於散熱片之背面的平面度之變化作測定並進行了評價。另外，彎曲量，係將在電路層側而彎曲為凸狀的情況設為正的彎曲量(+)，並將在電路層側而彎曲為凹狀的情況設為負的彎曲量(-)。
將結果展示於表1中。
Figure 105132406-A0305-02-0054-1
如同根據表1而可得知一般，關於「在25℃時之比例A」和「在200℃時之比例B」之間的比例(B/A)，在身為1.0以下的先前技術例1、2中，係確認到常溫時和高溫時之彎曲變化量係變大。相對於此，關於「在25℃時之比例A」和「在200℃時之比例B」之間的比例(B/A)，在身為較1.0而更大的發明例1~19中，係確認到能夠得到常溫時和高溫時之彎曲變化量為小之具有散熱片的電源模組用基板。
另外，本發明係並不被限定於上述之實施形態，在不脫離本發明之要旨的範圍內，係能夠施加各種之變更。例如，在上述各實施形態中，雖係使用了平板狀的散熱片，但是，係亦可使用在被接合有金屬層之平板部處而設置有多數的銷狀鰭或帶狀鰭之形狀的散熱片。於此情況，係將平板部之厚度設為散熱片之厚度t2。
[產業上之利用可能性]
係可作為不論是在與散熱片之間之接合、在半導體元件之安裝工程時或者是在使用環境中的彎曲均為少之具有散熱片的電源模組用基板以及電源模組來利用之。
10A:電源模組用基板
11:陶瓷基板
12:電路層
12S:小電路層
13:金屬層
15:第1層
16:第2層
20:散熱片
A1:第2層之接合面積
A2:散熱片之接合面積
t1:第2層之厚度
t2:散熱片之厚度
101:具有散熱片的電源模組用基板

Claims (11)

  1. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在一枚的陶瓷基板的其中一面接合有由複數個小電路層構成的電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上，隔著一枚金屬層而相互空出有間隔地接合有一枚的散熱片所構成，前述小電路層相互空出有間隔地接合於前述陶瓷基板的其中一面且前述金屬層接合於該陶瓷基板的另外一面之電源模組用基板係隔著前述金屬層接合於前述散熱片，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時， 在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  2. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在一枚的陶瓷基板的其中一面接合有由複數個小電路層構成的電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上，隔著一枚金屬層而相互空出有間隔地接合有一枚的散熱片所構成，前述小電路層相互空出有間隔地接合於前述陶瓷基板的其中一面且前述金屬層接合於該陶瓷基板的另外一面之電源模組用基板係隔著前述金屬層接合於前述散熱片，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之 在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述電路側接合芯材與前述第1層之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  3. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在一枚的陶瓷基板的其中一面接合由複數個小電路層構成的電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上接合有一枚金屬層，在該金屬層，隔著一枚散熱側接合芯材而接合有一枚的散熱片所構成，前述小電路層相互空出有間隔地接合於前述陶瓷基板的其中一面、且在前述陶瓷基板之另外一面上接合有前述金屬層之電源模組用基板係隔著前述金屬層上接合於前述 散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述散熱側接合芯材與前述金屬層之接合面積設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下， 在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  4. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在一枚的陶瓷基板的其中一面接合有由複數個小電路層構成的電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上，接合有一枚金屬層，在該金屬層，隔著一枚散熱側接合芯材接合一枚的散熱片，前述小電路層相互空出有間隔地接合於前述陶瓷基板的其中一面、且在前述陶瓷基板之另外一面上接合有前述金屬層之電源模組用基板，係隔著前述金屬層而接合於前述散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材以及前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之 在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述第1層與前述電路側接合芯材之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述金屬層與前述散熱側接合芯材間之接合面積設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  5. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在陶瓷基板的其中一面接合有電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上，隔著金屬層而接合有一枚的散熱片所 構成，前述電路層是藉由複數之小電路層構成，前述陶瓷基板是藉由與前述小電路層相同數量的小陶瓷基板所構成，前述金屬層是藉由與前述小電路層相同數量的小金屬層所構成，隔著前述小陶瓷基板而將前述小電路層與前述小金屬層接合之電源模組用基板，係相互空出有間隔地接合於前述散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)時， 在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21)，係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  6. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在陶瓷基板的其中一面接合有電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上，隔著金屬層而接合有一枚的散熱片所構成，前述電路層是藉由複數之小電路層構成，前述陶瓷基板是藉由與前述小電路層相同數量的小陶瓷基板所構成，前述金屬層是藉由與前述小電路層相同數量的小金屬層所構成，隔著前述小陶瓷基板而將前述小電路層與前述小金屬層接合之電源模組用基板，係相互空出有間隔地接合於前述散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬 層和前述第1層更低的鋁板所成，前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述電路側接合芯材與前述第1層之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 32(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  7. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在陶瓷基板的其中一面接合有電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上接合友金屬層，在該金屬層，隔著一枚散熱側接合芯材而接合有一枚的散熱片所構成， 前述電路層是藉由複數之小電路層構成，前述陶瓷基板是藉由與前述小電路層相同數量的小陶瓷基板所構成，前述金屬層是藉由與前述小電路層相同數量的小金屬層所構成，前述散熱側接合芯材是藉由與前述小電路層相同數量的小散熱側接合芯材所構成，隔著前述小陶瓷基板而將前述小電路層與前述小金屬層接合之電源模組用基板，係隔著前述小散熱側接合芯材而相互空出有間隔地接合於前述散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該第2層，係被接合於該第1層之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏 強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述散熱側接合芯材與前述小金屬層間之接合面積的總和設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為較前述在25℃時之比例的1.0倍更大並為1.4倍以下。
  8. 一種具有散熱片的電源模組用基板，其特徵為，係在陶瓷基板的其中一面接合有電路層，並且在前述陶瓷基板之另外一面上接合有金屬層，在該金屬層，隔著散熱側接合芯材而接合有一枚的散熱片所構成，前述電路層是藉由複數之小電路層構成，前述陶瓷基板是藉由與前述小電路層相同數量的小陶瓷基板所構成，前述金屬層是藉由與前述小電路層相同數量的小金屬層所構成，前述散熱側接合芯材是藉由與前述小電路層相同數量的小散熱側接合芯材所構成，隔著前述小陶瓷基板而將前述小電路層與前述小金屬 層接合之電源模組用基板，係隔著前述小散熱側接合芯材而相互空出有間隔地接合於前述散熱片上，前述小電路層，係被設為第1層和電路側接合芯材以及第2層之層積構造，該第1層，係被接合於前述小陶瓷基板處，該電路側接合芯材，係被接合於該第1層之表面上，該第2層，係被接合於該電路側接合芯材之表面上，前述小金屬層和前述第1層，係由純度99.99質量%以上之鋁板所成，前述散熱片和前述第2層，係由純度為較前述小金屬層和前述第1層更低的鋁板所成，前述散熱側接合芯材和前述電路側接合芯材，係由鋁合金板所成，當將前述第2層之厚度設為t1(mm)、將前述第2層之接合面積的總和設為A1(mm2)、將前述第2層之在25℃時的降伏強度設為σ 11(N/mm2)、將前述第2層之在200℃時的降伏強度設為σ 12(N/mm2)，並將前述散熱片之厚度設為t2(mm)、將前述散熱片之接合面積設為A2(mm2)、將前述散熱片之在25℃時的降伏強度設為σ 21(N/mm2)、將前述散熱片之在200℃時的降伏強度設為σ 22(N/mm2)，並將前述電路側接合芯材之厚度設為t3(mm)、將前述第1層與前述電路側接合芯材之間之接合面積的總和設為A3(mm2)、將前述電路側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 31(N/mm2)、將前述電路側接合芯材之在200℃時的降伏強度 設為σ 32(N/mm2)，並且將前述散熱側接合芯材之厚度設為t4(mm)、將前述小金屬層與前述散熱側接合芯材間之接合面積的總和設為A4(mm2)、將前述散熱側接合芯材之在25℃時的降伏強度設為σ 41(N/mm2)、將前述散熱側接合芯材之在200℃時的降伏強度設為σ 42(N/mm2)時，在25℃時之比例(t1×A1×σ 11+t3×A3×σ 31)/(t2×A2×σ 21+t4×A4×σ 41)係為0.85以上1.40以下，在200℃時之比例(t1×A1×σ 12+t3×A3×σ 32)/(t2×A2×σ 22+t4×A4×σ 42)係為超過前述在25℃時之比例的1.0倍並為1.4倍以下。
  9. 如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之具有散熱片的電源模組用基板，其中，前述第2層，係由在200℃時之降伏強度為較前述散熱片而更大的鋁板所成。
  10. 如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之具有散熱片的電源模組用基板，其中，前述第2層，係由純度未滿99.90質量%的鋁板所成，前述散熱片，係由純度99.90質量%以下之鋁板所成。
  11. 一種電源模組，其特徵為，係具備有：如申請專利範圍第1~10項中之任一項所記載之前述具有散熱片的電源模組用基板、和被搭載於前述小電路層之至少其中一者之表面上的半導體元件。
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