接合体和多层接合体制法、功率模块基板和带散热器功率模块基板制法及层叠体制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种接合金属板彼此、以及接合金属板与陶瓷板时防止各部件的接合面彼此的位置偏离、能够有效地制造它们的接合体的接合体制造方法、以及将该接合体应用到功率模块用基板的功率模块用基板的制造方法。本发明专利技术的接合体的制造方法具有：层叠工序，在铜电路板(第1部件)(30)或陶瓷基板(第2部件)(20)中的任一个上涂布以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料(40)，经由熔融的临时固定材料(40)将铜电路板(30)与陶瓷基板(20)进行层叠对位，并冷却临时固定材料(40)，从而形成所层叠的铜电路板(30)与陶瓷基板(20)被临时固定的层叠体(80)；及接合工序，沿层叠方向对层叠体(80)加压加热而形成将铜电路板(30)与陶瓷基板(20)接合的接合体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在制造控制大电流及高电压的半导体装置用的功率模块用基板时采用的由多个部件构成的层叠体的制造方法、功率模块用基板的制造方法及层叠体的制造装置。本申请主张基于2014年7月2日于日本申请的专利申请2014-136646号、2014年11月20日于日本申请的专利申请2014-235949号及2015年6月30日于日本申请的专利申请2015-130973号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
以往，作为功率模块用基板已知有一种电路板以层叠状态接合在陶瓷基板的一侧面，并且散热板以层叠状态接合在另一侧面的功率模块用基板。该功率模块用基板通过在电路板上焊接有半导体芯片(功率元件)等电子组件，并在散热板接合有散热器而作为功率模块使用。这种功率模块用基板中，作为在陶瓷基板以层叠状态接合由电路板和散热板构成的金属板的方法，例如有专利文献1或2中记载的技术。专利文献1中公开有具备绝缘层和形成在该绝缘层的一侧面的电路层的功率模块用基板的制造方法。该功率模块用基板的制造方法具备在绝缘层的一侧面配设铝层之后，在该铝层层叠铜层而形成电路层的电路层形成工序，对于铝层与铜层在负载荷重的状态下保持加热，从而进行固相扩散接合。专利文献2中，在金属平板的单面经由树脂涂层(作为有机树脂含有辛二醇)贴付钎料箔，并将这些金属平板与钎料箔重叠，将所得到的重叠物冲压成型为电路层的外形，并将贴付于电路层的钎料箔重叠到陶瓷平板，从而经由钎料箔层叠电路层与陶瓷平板而进行结合。专利文献1：日本专利公开2013-229545号公报专利文献2：日本专利公开2010-10561号公报专利文献1中记载的功率模块用基板的制造方法中，在绝缘层上接合铝层之后层叠铜层，但如果仅仅是直接层叠铝层与铜层，则向加压夹具安装或加压时，这些金属彼此会沿横向滑动，容易发生位置偏离(横向偏离)。并且，在如专利文献2中记载的方法那样使用辛二醇的情况下，辛二醇在常温下为液态，因此可能无法充分确保密合性而产生横向偏离。此外，部件之间的横向偏离的问题也有可能在层叠功率模块用基板与散热器时(金属彼此的层叠)或层叠陶瓷基板等的绝缘层与金属时发生。而且，因在该部件之间产生的横向偏离而造成的层叠位置精度的恶化会导致散热性能的下降(热电阻的增加)，因此期待一种防止位置偏离的技术。
技术实现思路
本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种接合金属板彼此、以及接合金属板与陶瓷板时能够防止各部件的接合面彼此的位置偏离，且能够有效地制造它们接合体的接合体制造方法，并且提供一种将该接合体应用于功率模块用基板的功率模块用基板的制造方法。本专利技术具有：层叠工序，在由金属板构成的第1部件与包含1个以上金属板或陶瓷板的第2部件中的任一个部件上涂布以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料，在将所述临时固定材料熔融的状态下经由所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件进行层叠对位，并冷却所述临时固定材料，从而形成将所层叠的所述第1部件与所述第2部件临时固定的层叠体；及接合工序，沿层叠方向对所述层叠体进行加压加热，从而形成将所述第1部件与所述第2部件接合的接合体。该制造方法中，利用以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料将第1部件与第2部件进行临时固定，因此在之后的接合工序中，第1部件与第2部件也不偏离而保持定位的状态。因此，容易进行以后的操作而提高生产效率，并且能够在将各部件准确定位的状态下进行接合。常温下使用固态饱和脂肪酸的临时固定材料通过加热熔融而液化。因此，将第1部件与第2部件层叠之后，通过冷却为常温而使临时固定材料固化，能够容易将第1部件与第2部件粘结。并且，在接合工序中，饱和脂肪酸在充分低于接合温度的温度下被迅速分解，因此不会对第1部件与第2部件的接合面造成影响。此外，饱和脂肪酸在液化的熔融状态下流动性较高，通过重叠第1部件与第2部件在它们之间迅速润湿扩展，能够在密合状态下维持良好的接合性。因此，在将由金属板彼此、以及金属板和陶瓷板等构成的第1部件与第2部件接合时，能够防止各部件的接合面彼此的位置偏离，能够有效地制造它们的接合体。本专利技术的接合体的制造方法中，所述临时固定材料的所述饱和脂肪酸的碳原子数可以是10以上且30以下。若碳原子数小于10则在常温下成为液态，因此操作性变差，若超过30则熔点变高，因此对于第1部件和第2部件的涂布作业性变差。碳原子数为10以上且30以下的饱和脂肪酸的熔点为32℃～94℃左右,常温下为固化状态，但能够在比较低的加热温度下液化，因此操作性优异。作为碳原子数为10以上且30以下的饱和脂肪酸，例如可举出碳原子数为10的癸酸、碳原子数为12的月桂酸、碳原子数为14的肉豆蔻酸、碳原子数为16的软脂酸、碳原子数为18的硬脂酸、碳原子数为30的蜂花酸等。另外，这些饱和脂肪酸具有价格低廉且容易得到的优点。本专利技术的接合体的制造方法可以如下：在所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面形成有接合材料层，在所述层叠工序中经由所述接合材料层及所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件层叠。应用了上述接合体的制造方法的本专利技术所涉及的多层接合体的制造方法在所述接合工序前具有在通过所述层叠工序形成的所述层叠体上临时固定由金属板构成的第3部件的第2层叠工序，在所述第2层叠工序中，在所述层叠体或所述第3部件中的任一个部件上涂布熔点低于所述临时固定材料的饱和脂肪酸为主成分的第2临时固定材料，将所述层叠体与所述第3部件层叠时在低于所述临时固定材料的熔融温度的温度下将所述第2临时固定材料熔融，将所述层叠体与所述第3部件进行对位层叠之后将所述第2临时固定材料冷却，从而形成将所述层叠体与所述第3部件临时固定的第2层叠体，在所述接合工序中，将所述第2层叠体沿其层叠方向进行加压加热，从而形成在将所述第1部件与所述第2部件接合的所述接合体上进一步接合所述第3部件的多层接合体。本专利技术的多层接合体的制造方法中，所述临时固定材料的饱和脂肪酸的碳原子数也可以是10以上且30以下。并且，可以在所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面形成有接合材料层，在所述层叠工序中经由所述接合材料层及所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件层叠。此外，可以在所述第2层叠体或所述第3部件中的任一个的表面形成有第2接合材料层，在所述第2层叠工序中经由所述第2临时固定材料及所述第2接合材料层将所述层叠体与所述第3部件层叠。本专利技术的自带散热器的功率模块用基板的制造方法应用了上述多层接合体的制造方法，在该自带散热器的功率模块用基板的制造方法中，将所述第1部件设为由铜或铝构成的电路板，将所述第2部件设为在陶瓷板的两面层叠铝金属层而成的陶瓷基板，将所述第3部件设为由铜或铝构成的散热器，在所述接合工序中，将所述第1部件与所述第2部件的其中一个所述铝金属层接合，并且将所述第2部件的另一个所述铝金属层与所述第3部件接合，形成自带散热器的功率模块用基板以作为所述多层接合体。本专利技术的功率模块用基板的制造方法应用了上述接合体的制造方法，该功率模块用基板的制造方法中，将所述第1部件设为铜电路板，将所述第2部件设为在陶瓷板的两面层叠铝金属层而成的陶瓷基板，在所述接合工序中将所述第2部件的其中一个所述铝金属层与所述第1部件接合，形成功率模块用基板以作为所述接合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合体的制造方法，其特征在于，具有：层叠工序，在由金属板构成的第1部件与包含1个以上金属板或陶瓷板的第2部件中的任一个部件上涂布以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料，在将所述临时固定材料熔融的状态下经由所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件进行层叠对位，并冷却所述临时固定材料，从而形成将所层叠的所述第1部件与所述第2部件临时固定的层叠体；及接合工序，沿层叠方向对所述层叠体进行加压加热，从而形成将所述第1部件与所述第2部件接合的接合体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 JP 2014-136646;2014.11.20 JP 2014-235941.一种接合体的制造方法，其特征在于，具有：层叠工序，在由金属板构成的第1部件与包含1个以上金属板或陶瓷板的第2部件中的任一个部件上涂布以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料，在将所述临时固定材料熔融的状态下经由所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件进行层叠对位，并冷却所述临时固定材料，从而形成将所层叠的所述第1部件与所述第2部件临时固定的层叠体；及接合工序，沿层叠方向对所述层叠体进行加压加热，从而形成将所述第1部件与所述第2部件接合的接合体。2.根据权利要求1所述的接合体的制造方法，其特征在于，所述临时固定材料的所述饱和脂肪酸的碳原子数为10以上且30以下。3.根据权利要求1所述的接合体的制造方法，其特征在于，在所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面形成有接合材料层，在所述层叠工序中经由所述接合材料层及所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件层叠。4.一种多层接合体的制造方法，其特征在于，应用了权利要求1所述的接合体的制造方法，在所述接合工序前具有在通过所述层叠工序形成的所述层叠体上临时固定由金属板构成的第3部件的第2层叠工序，在所述第2层叠工序中，在所述层叠体或所述第3部件中的任一个部件上涂布熔点低于所述临时固定材料的饱和脂肪酸为主成分的第2临时固定材料，将所述层叠体与所述第3部件层叠时在低于所述临时固定材料的熔融温度的温度下将所述第2临时固定材料熔融，将所述层叠体与所述第3部件进行对位层叠之后将所述第2临时固定材料冷却，从而形成将所述层叠体与所述第3部件临时固定的第2层叠体，在所述接合工序中，将所述第2层叠体沿其层叠方向进行加压加热，从而形成在将所述第1部件与所述第2部件接合而成的所述接合体上进一步接合所述第3部件的多层接合体。5.根据权利要求4所述的多层接合体的制造方法，其特征在于，所述临时固定材料的所述饱和脂肪酸的碳原子数为10以上且30以下。6.根据权利要求4所述的多层接合体的制造方法，其特征在于，在所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面形成有接合材料层，在所述层叠工序中经由所述接合材料层及所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件层叠。7.根据权利要求4所述的多层接合体的制造方法，其特征在于，在所述第2层叠体或所述第3部件中的任一个的表面形成有第2接合材料层，在所述第2层叠工序中经由所述第2临时固定材料及所述第2接合材料层将所述层叠体与所述第3部件层叠。8.一种自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，应用了权利要求4所述的多层接合体的制造方法，将所述第1部件设为由铜或铝构成的电路板，将所述第2部件设为在陶瓷板的两面层叠铝金属层而成的陶瓷基板，将所述第3部件设为由铜或铝构成的散热器，在所述接合工序中，将所述第1部件与所述第2部件的其中一个所述铝金属层接合，并且将所述第2部件的另一个所述铝金属层与所述第3部件接合，形成自带散热器的功率模块用基板以作为所述多层接合体。9.根据权利要求8所述的自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，所述临时固定材料的所述饱和脂肪酸的碳原子数为10以上且30以下。10.根据权利要求8所述的自带散热器的功率模块用基板的制造方法，其特征在于，在所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面形成有接合材料层，在所述层叠工序中经由所述接合材料层及所述临时固定材料将所述第1部件与所述第2部件层叠。11.根据权利要求8所述的自带散热器的功率模块用基板的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：大开智哉，大井宗太郎，西川仁人，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP