(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール基板と、前記金属層側に接合されて前記パワーモジュール基板を冷却するヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記金属層と前記ヒートシンクとの間には、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムからなる緩衝層が形成されており、
該緩衝層の厚さｔが、０．６ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされ、
前記緩衝層には、ビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられ、
該軟化層の厚さが０．１ｍｍ以上とされ、
前記緩衝層には、ビッカース硬度５０以上の硬化層が設けられ、
前記金属層と前記緩衝層とがろう材によって接合されており、
前記緩衝層と前記ヒートシンクとがろう材によって接合されていることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記緩衝層が、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、
前記回路層の厚さＡと前記金属層の厚さＢとの比Ａ／Ｂが、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内とされていることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヒートシンク付パワーモジュール用基板と、該ヒートシンク付パワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品と、を備えることを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のヒートシンク付パワーモジュール用基板として、例えば特許文献１及び特許文献２に示されるように、絶縁基板の一方の面にアルミニウムからなる回路層が形成されるとともに絶縁基板の他方の面にアルミニウムからなる金属層が形成され、この金属層の表面にヒートシンクが接合されたものが広く提案されている。
このようなヒートシンク付パワーモジュール用基板は、前記回路層に半導体チップ等の電子部品がはんだ接合されることでヒートシンク付パワーモジュールとして使用される。
【特許文献１】特許第３１７１２３４号公報
【特許文献２】特開平１０−０６５０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述のヒートシンク付パワーモジュール用基板において、絶縁基板の他方の面側に位置する金属層及びヒートシンクの天板部の合計厚さが薄い場合、曲げ剛性が低くなって反りが生じることがあった。また、金属層が薄い場合には、ヒートシンク付パワーモジュール用基板に熱サイクルが負荷された際に、絶縁基板とヒートシンクとの熱膨張係数の関係から金属層と絶縁基板との界面に大きなせん断力が生じ、金属層と絶縁基板との界面で剥離が生じるおそれがあった。
【０００４】
一方、金属層を厚くした場合には、パワーモジュール用基板において絶縁基板の一方の面に位置する回路層と他方の面に位置する金属層の厚さの釣り合いがとれなくなる。この状態のパワーモジュール用基板に熱サイクルが負荷されると、絶縁基板と回路層及び金属層の熱膨張係数の関係から回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面にせん断力が生じることになるが、金属層が回路層よりも厚いので前記せん断力が回路層と絶縁基板の界面により強く作用することになり、回路層と絶縁基板との界面で剥離が生じるおそれがあった。
【０００５】
特に、最近では、パワーモジュールの小型化・薄肉化が進められるとともに、その使用環境も厳しくなってきており、前述のせん断力が必要以上に大きくなる傾向にあり、さらに電子部品の発熱量も上昇する傾向にある。このため、従来よりも過酷な使用環境においても高い信頼性を有するヒートシンク付パワーモジュール用基板が求められていた。
【０００６】
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、反りの発生や熱サイクル負荷時の回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面での剥離を防止することができるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板は、絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに他方の面に金属層が形成されたパワーモジュール基板と、前記金属層側に接合されて前記パワーモジュール基板を冷却するヒートシンクとを備えたヒートシンク付パワーモジュール用基板であって、前記金属層と前記ヒートシンクとの間には、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムからなる緩衝層が形成されており、該緩衝層の厚さｔが、０．６ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされ、前記緩衝層には、ビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられ、該軟化層の厚さが０．１ｍｍ以上とされ、前記緩衝層には、ビッカース硬度５０以上の硬化層が設けられ、前記金属層と前記緩衝層とがろう材によって接合されており、前記緩衝層と前記ヒートシンクとがろう材によって接合されていることを特徴としている。
【０００８】
この構成のヒートシンク付パワーモジュール用基板においては、厚さｔが０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍとされた緩衝層が、金属層とヒートシンクとの間に設けられているので、絶縁基板の他方の面側に位置する金属層、緩衝層及びヒートシンクの天板部の合計厚さを確保して反りを抑制することができる。
【０００９】
また、この緩衝層が、接合する前の状態において純度９９％以上のアルミニウムで構成されているので、緩衝層の変形抵抗が小さく、この緩衝層によって歪みを吸収することができる。
さらに、金属層の厚さを回路層と釣り合いがとれるように構成できるとともに、金属層と接合される緩衝層の変形抵抗が小さく金属層が強く拘束されなくなるので、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層と絶縁基板の界面での剥離の発生を防止することができる。
さらに、緩衝層にビッカース硬度４０以下の軟化層が設けられているので、この軟化層によって歪みを確実に吸収することにより熱サイクル負荷時に絶縁基板と金属層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、熱サイクル負荷時において、金属層が拘束されることがなくなり、絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層と絶縁基板の界面での剥離の発生を確実に防止することができる。
また、前記金属層と前記緩衝層とをろう材によって接合するので、回路層及び金属層となる金属板を絶縁基板にろう付けする際もしくはヒートシンクとパワーモジュール用基板とをろう付けする際に、緩衝層を接合することが可能となり、このヒートシンク付パワーモジュール用基板を簡単に、かつ、低コストで製造することができる。さらに、金属層と緩衝層との間に接合界面が形成されることで、金属層と緩衝層とが明確に分離され、パワーモジュール用基板における回路層と金属層との厚さの釣り合いをとることが可能となり、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。
【００１０】
ここで、この緩衝層が、前記ヒートシンク及び前記金属層と接合する前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなるように構成されているので、緩衝層の変形抵抗がさらに小さく、この緩衝層によって歪みを効率的に吸収することにより熱サイクル負荷時に絶縁基板と金属層の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができ、金属層と絶縁基板の界面での剥離の発生を効果的に防止することができる。
【００１３】
さらに、前記回路層の厚さＡと前記金属層の厚さＢとの比Ａ／Ｂを、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内となるように設定することが好ましい。
この場合、回路層の厚さと金属層の厚さとが比較的釣り合うことにより、熱サイクル負荷時のせん断力の発生を確実に抑制することができる。
【００１４】
本発明のヒートシンク付パワーモジュールは、前述のヒートシンク付パワーモジュール用基板と、該ヒートシンク付パワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品と、を備えることを特徴としている。
この構成のヒートシンク付パワーモジュールによれば、反り変形がなく、かつ、熱サイクル負荷時においても金属層と絶縁基板の界面及び回路層と絶縁基板の界面での剥離がないので、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、反りの発生や熱サイクル負荷時の回路層と絶縁基板の界面及び金属層と絶縁基板の界面での剥離を防止することができるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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から図３に本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュールを示す。
このヒートシンク付パワーモジュール１は、回路層１３が配設されたパワーモジュール用基板１１と、回路層１３の表面にはんだ層３を介して接合された半導体チップ２と、ヒートシンク１７とを備えている。ここで、はんだ層３は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、若しくはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ材とされている。なお、本実施形態では、回路層１３とはんだ層３との間にＮｉメッキ層（図示なし）が設けられている。
【００１７】
パワーモジュール用基板１１は、絶縁基板１２と、この絶縁基板１２の一方の面（図１において上面）に配設された回路層１３と、絶縁基板１２の他方の面（図１において下面）に配設された金属層１４とを備えている。
絶縁基板１２は、回路層１３と金属層１４との間の電気的接続を防止するものであって、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の絶縁性の高いセラミックスで構成され、本実施形態では、ＡｌＮ（窒化アルミ）で構成されている。また、絶縁基板１２の厚さＣは、０．２ｍｍ≦Ｃ≦１．５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｃ＝０．６３５ｍｍに設定されている。
【００１８】
回路層１３は、絶縁基板１２の一方の面に導電性を有する金属板２３がろう付け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、回路層１３は、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属板２３が絶縁基板１２にろう付けされることにより形成されている。ここで、本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）のろう材箔２６を用いてろう付けしており、ろう材のＳｉが金属板２３に拡散することで回路層１３にはＳｉの濃度分布が生じている。
また、回路層１３の厚さＡは、０．３ｍｍ≦Ａ≦０．８ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ａ＝０．６ｍｍに設定されている。
【００１９】
金属層１４は、絶縁基板１２の他方の面に金属板２４がろう付け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、金属層２４は、回路層１３と同様に、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属板２４が絶縁基板１２にろう付けされることで形成されている。本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）のろう材箔２７を用いてろう付けしており、ろう材のＳｉが金属板２４に拡散することで金属層１４にはＳｉの濃度分布が生じている。
また、金属層１４の厚さＢは、０．３ｍｍ≦Ｂ≦１．６ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｂ＝０．６ｍｍに設定されている。
【００２０】
ここで、回路層１３の厚さＡと金属層１４の厚さＢとの比Ａ／Ｂは、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内に設定されており、本実施形態では、前述のようにＡ／Ｂ＝１に設定されている。つまり、本実施形態では、絶縁基板１２の一方の面に配設された回路層１３と、絶縁基板１２の他方の面に配設された金属層１４とが同じ厚さで構成され、さらに、回路層１３と金属層１４とがろう付け前の状態において同じ材質（４Ｎアルミニウム）で形成されているのである。
【００２１】
ヒートシンク１７は、前述のパワーモジュール用基板１１を冷却するためのものであり、パワーモジュール用基板１１と接合される天板部１８と、冷却媒体（例えば冷却水）を流通するための流路１９とを備えている。ヒートシンク１７のうち少なくとも天板部１８は、熱伝導性が良好な材質で構成されることが望ましく、本実施形態においては、Ａ６０６３で構成されている。また、天板部１８の厚さＤは、０．５ｍｍ≦Ｄ≦１０ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、Ｄ＝４．０ｍｍに設定されている。
【００２２】
そして、パワーモジュール用基板１１の金属層１４とヒートシンク１７の天板部１８との間には、緩衝層１５が設けられている。この緩衝層１５は、回路層１３及び金属層１４となる金属板２３、２４と同じく、純度が９９．９９％以上のアルミニウム（いわゆる４Ｎアルミニウム）からなる金属厚板２５で構成されており、その厚さｔが、０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍ、より好ましくは、０．６ｍｍ≦ｔ≦５ｍｍの範囲内に設定されており、本実施形態では、ｔ＝０．９ｍｍとされている。また、本実施形態では、緩衝層１５は金属層１４よりも幅広となるように構成されている。
【００２３】
この緩衝層１５は、金属層１４及び天板部１８にそれぞれろう付けにて接合されている。本実施形態においてはＡｌ−Ｓｉ系のろう材箔２８、２９を用いてろう付けされており、ろう材のＳｉが拡散することで、緩衝層１５には、Ｓｉの濃度分布が生じている。つまり、緩衝層１５のうち金属層１４との界面近傍及び天板部１８との界面近傍はＳｉ濃度が高くなっており、純度が９９．９９％よりも低くなっているのである。Ｓｉ濃度が高くなると、その硬度も上昇することになり、緩衝層１５においては、図２に示すように、金属層１４との界面近傍及び天板部１８との界面近傍にそれぞれ硬化層１５ａ，１５ｃが形成され、硬化層１５ａ、１５ｃの間に軟化層１５ｂが形成されているのである。なお、本実施形態では、図２に示すように、硬化層１５ａ，１５ｃのビッカース硬度が５０以上とされ、軟化層１５ｂのビッカース硬度が４０以下とされている。また、軟化層１５ｂの厚さは、０．４ｍｍとされている。
【００２４】
このようなヒートシンク付パワーモジュール用基板１０は、以下のようにして製造される。図３に示すように、ＡｌＮからなる絶縁基板１２の一方の面に回路層１３となる金属板２３（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０２ｍｍのろう材箔２６を介して積層され、絶縁基板１２の他方の面に金属層１４となる金属板２４（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０２ｍｍのろう材箔２７を介して積層される。このようにして形成された積層体をその積層方向に加圧した状態で真空炉内に装入してろう付けを行うことで、パワーモジュール用基板１１が製造される。
【００２５】
次に、パワーモジュール用基板１１の金属層１４の表面に、緩衝層１５となる金属厚板２５（４Ｎアルミニウム）が厚さ０．０５ｍｍのろう材箔２８を介して積層されるとともに、緩衝層１５となる金属厚板２５とヒートシンク１７の天板部１８とが厚さ０．０５ｍｍのろう材箔２９を介して積層される。このように積層した状態で積層方向に加圧するとともに真空炉内に装入してろう付けを行うことで、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０が製造される。
【００２６】
このような構成とされた本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０及びヒートシンク付パワーモジュール１においては、パワーモジュール用基板１１の金属層１４とヒートシンク１７の天板部１８との間に、厚さｔが０．５ｍｍ≦ｔ≦７ｍｍに設定され、より具体的には、ｔ＝０．９ｍｍとされた緩衝層１５が設けられているので、絶縁基板１２の他方の面側に位置する金属層１４、緩衝層１５及びヒートシンク１７の天板部１８の合計厚さを確保して曲げ剛性の向上を図ることにより、反りを抑制することができる。
【００２７】
また、この緩衝層１５がろう付け前の状態において純度９９．９９％以上のアルミニウムからなる金属厚板２５で構成されているので、緩衝層１５の変形抵抗が小さくなり、緩衝層１５によって歪みを効率的に吸収することが可能となり、熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と金属層１４の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、金属層１４と接合される緩衝層１５の変形抵抗が小さく金属層１４が強く拘束されなくなるので、絶縁基板１２と回路層１３との間に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層１３と絶縁基板１２の界面での剥離の発生を防止することができる。
【００２８】
特に、本実施形態では、緩衝層１５にビッカース硬度４０以下の軟化層１５ｂが厚さ０．１ｍｍ以上、本実施形態では０．４ｍｍ形成されているので、この軟化層１５ｂが歪みを吸収することによって熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と金属層１４の界面に生じるせん断力を小さく抑えることができる。また、金属層１４が拘束されることがないので、熱サイクル負荷時において絶縁基板１２と回路層１３との間に生じるせん断力を小さく抑えることができ、回路層１３と絶縁基板１２との間での剥離の発生を確実に防止することができる。
【００２９】
さらに、絶縁基板１２の一方の面に配設された回路層１３の厚さＡと絶縁基板１２の他方の面に配設された金属層１４の厚さＢとの比Ａ／Ｂが、０．４≦Ａ／Ｂ≦１の範囲内に設定されており、本実施形態では、回路層１３と金属層１４とが同じ厚さで構成され、さらに回路層１３と金属層１４とがろう付け前の状態において同じ材質（４Ｎアルミニウム）で形成されているので、パワーモジュール用基板１１において絶縁基板１２の一方の面側と他方の面側とで釣り合いがとれ、熱サイクル負荷時の回路層１３と絶縁基板１２の界面に作用するせん断力を小さく抑えることが可能となる。
【００３０】
また、金属層１４と緩衝層１５とがろう材によってろう付けされているので、ヒートシンク１７とパワーモジュール用基板１１とを接合するろう付け工程において緩衝層１５を設けることができ、耐熱サイクル性に優れたいわゆる高信頼性のヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を簡単に、かつ、低コストで製造することができる。また、金属層１４と緩衝層１５との間にろう材のＳｉが濃化することによって硬化層１５ａが形成されているので、金属層１４と緩衝層１５とが本実施形態のように同じ材質（４Ｎアルミニウム）で構成されている場合であっても、金属層１４と緩衝層１５とが明確に分離され、パワーモジュール用基板１１における回路層１３と金属層１４との釣り合いをとることができる。
【００３１】
また、本実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板１０の回路層１３に半導体チップ２がはんだ接合されたヒートシンク付パワーモジュール１においては、反り変形がなく、かつ、金属層１４と絶縁基板１２の界面及び回路層１３と絶縁基板１２の界面での剥離がないので、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、緩衝層１５が金属層１４よりも幅広に構成されているので、緩衝層１５と金属層１４とを接合する際の位置決めを高精度に行う必要がなく、比較的簡単に、かつ、確実に、このヒートシンク付パワーモジュール用基板１０を製造することができる。
【００３３】
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。
例えば、絶縁基板をＡｌＮ（窒化アルミニウム）で構成したものとして説明したが、絶縁性を有する材料であればよく、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３等であってもよい。
【００３４】
また、図３に示すように、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを接合する際に緩衝層を同時にろう付け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、図４に示すように、絶縁基板と回路層となる金属板及び金属層となる金属板とを接合する際に、緩衝層と金属層とをろう付けしてもよい。また、ヒートシンクと緩衝層とを予め接合しておき、緩衝層を金属層とを接合してもよい。
【００３５】
さらに、平板状に形成された天板部１８にパワーモジュール用基板１１が接合されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば図５に示すように、天板部１１８に凹部１２０が形成され、この凹部１２０内にパワーモジュール用基板１１１が収容されていてもよい。この場合、天板部１１８の厚さＤは凹部１２０の底面の厚さとなる。
【００３６】
回路層及び金属層を、純度９９．９９％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％以上のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）やアルミニウム合金であってもよい。
また、緩衝層を、純度９９．９９％以上のアルミニウム（４Ｎアルミニウム）で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、純度９９％以上のアルミニウム（２Ｎアルミニウム）であってもよい。
さらに、ヒートシンクをＡ６０６３（アルミニウム合金）で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、純アルミニウムで構成されていてもよい。さらに、ヒートシンクとして冷却媒体の流路を有するもので説明したが、ヒートシンクの構造に特に限定はなく、例えば空冷方式のヒートシンクであってもよい。
【実施例】
【００３７】
本発明の有効性を確認するために行った比較実験について説明する。
比較例１−４及び本発明例１−５においては、厚さ０．６３５ｍｍのＡｌＮからなる絶縁基板と、厚さ０．６ｍｍの４Ｎアルミニウムからなる回路層と、厚さ４ｍｍのＡ６０６３からなる天板部を備えたヒートシンクと、を共通に有している。
【００３８】
ここで、比較例１、２は、緩衝層を形成せずに金属層を直接ヒートシンクの天板部にろう付けした。比較例１は、金属層の厚さを回路層と同一の０．６ｍｍとした。比較例２は、金属層の厚さを１．６ｍｍとし、緩衝層を設けた場合と同等程度にまで厚くした。また、比較例３は、緩衝層の厚さを０．３ｍｍとし、比較例４は、緩衝層の厚さを９ｍｍとした。
本発明例１−５においては、緩衝層の厚さをそれぞれ０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍに設定した。
【００３９】
評価としては、熱サイクル（−４５℃−１２５℃）を３０００回繰り返した後の回路層と絶縁基板との界面の剥離状況及び金属層と絶縁基板との界面の剥離状況、反りの発生状況、ヒートシンクと絶縁基板との間の熱抵抗を比較した。評価結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0005067187.tif 000002
【００４１】
比較例１では、金属層と絶縁基板の界面に剥離が認められた。これは、金属層によって歪みを十分に吸収することができず、熱サイクル負荷時にヒートシンクと絶縁基板との熱膨張係数の差により金属層と絶縁基板の界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。また、反り変形も認められた。
金属層を１．６ｍｍと厚くした比較例２では、金属層と絶縁基板の界面での剥離は抑えられたものの回路層と絶縁基板の界面での剥離が認められた。これは、回路層と金属層との厚さが大きく異なるため、熱サイクル負荷時に絶縁基板と回路層との界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。
【００４２】
また、緩衝層の厚さが０．３ｍｍと薄い比較例３の場合には、金属層と絶縁基板の界面に剥離が認められた。緩衝層によって歪みを十分に吸収することができず、熱サイクル負荷時にヒートシンクと絶縁基板との熱膨張係数の差により金属層と絶縁基板の界面に大きなせん断力が作用したためと判断される。
また、緩衝層の厚さが９ｍｍと厚い比較例４の場合には、熱サイクル後の剥離や反りを抑制することができるもののヒートシンクとパワーモジュール用基板の間の熱抵抗が高くなり、パワーモジュール用基板を効率的に冷却できないことが確認された。
【００４３】
これに対して、本発明例１−５においては、熱サイクル後の界面の剥離や反り変形が抑制されるとともに、熱抵抗も小さく抑えられていることがわかる。
この比較実験の結果、本発明によれば、使用環境が厳しい場合であっても、その信頼性を飛躍的に向上させることが可能なヒートシンク付パワーモジュール用基板を提供することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いたヒートシンク付パワーモジュールの概略説明図である。
【図２】本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の金属層、緩衝層及び天板部のビッカース硬度の分布を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板の他の製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態であるヒートシンク付パワーモジュール用基板を用いたヒートシンク付パワーモジュールの概略説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１０１  ヒートシンク付パワーモジュール
２、１０２  半導体チップ（電子部品）
１０、１１０  ヒートシンク付パワーモジュール用基板
１１、１１１  パワーモジュール用基板
１２、１１２  絶縁基板
１３、１１３  回路層
１４、１１４  金属層
１５、１１５  緩衝層
１７、１１７  ヒートシンク
１８、１１８  天板部
１１９  凹部
【図１】
0005067187.tif 000003
【図２】
0005067187.tif 000004
【図３】
0005067187.tif 000005
【図４】
0005067187.tif 000006
【図５】
0005067187.tif 000007