金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置及制造方法、功率模塊用基板的制造裝置及制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種為了制造控制大電流、高電壓的半導體裝置用的功率模塊用基板而使用的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置及制造方法、功率模塊用基板的制造裝置及制造方法。
[0002]本申請主張基于2013年3月29日于日本申請的專利申請2013-72421號的優先權，并將其內容援用于此。
【背景技術】
[0003]以往，作為功率模塊用基板，已知有電路板在陶瓷基板的一個表面以層壓狀態被接合，并且散熱板在另一個表面以層壓狀態被接合的基板，并且作為功率模塊，通過在電路板上焊接半導體芯片(功率元件)等電子部件，并在散熱板上接合散熱器來提供。
[0004]在這種功率模塊用基板中，作為在陶瓷基板上以層壓狀態接合成為電路板和散熱板的金屬板的方法，例如具有專利文獻I和專利文獻2中記載的技術。
[0005]專利文獻I中，公開有對通過厚度較薄的橋接部相互連接多個電路要件的狀態的銅電路組裝體進行調整，另一方面，在陶瓷基板上以銅電路組裝體的形狀圖案印刷含有Ti等活性金屬的Ag-Cu-Ti等的接合材料，通過層壓并進行加熱而將它們接合，之后，通過蝕刻處理去除橋接部。
[0006]專利文獻2中，公開有經由釬料箔將陶瓷母材與金屬板層壓而進行接合之后，對金屬板進行蝕刻來形成電路圖案，且在陶瓷母材的電路圖案之間形成槽而將陶瓷母材沿槽進行分割，由此制造多個功率模塊用基板的方法。
[0007]并且，專利文獻3中，在金屬平板的一面經由樹脂涂層(作為有機物樹脂含有辛二醇)粘貼有釬料箔，并將重疊這些金屬平板與釬料箔的板以電路層的外形沖孔成型，將粘貼在電路層上的釬料箔重疊在陶瓷平板上，從而經由釬料箔將電路層與陶瓷平板層壓而進行接合。
[0008]專利文獻1:日本專利公開平6-216499號公報
[0009]專利文獻2:日本專利公開2010-50164號公報
[0010]專利文獻3:日本專利公開2010-10561號公報
[0011]專利文獻I及專利文獻2的方法也能夠制造多個功率模塊用基板，且批量生產性優異，但是若對能夠并列形成這些多個功率模塊用基板的大小的陶瓷基板與金屬板這種大板之間進行接合，則接合材料濕潤擴展到電路要件以外的部分。金屬板為銅時成為基于活性金屬法的接合，其接合材料中含有Ag，因此難以通過蝕刻等去除濕潤擴展的部分。
[0012]因此，如專利文獻3中記載，可考慮預先將金屬板單片化，并使用與該單片的形狀對應的形狀圖案的釬料，但要求對它們進行層壓而進行加壓、加熱處理時防止位置偏離的技術。
【發明內容】
[0013]本發明是鑒于這種情況而完成的，本發明的目的在于提供一種金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置及制造方法，其防止經由接合材料層接合金屬板與陶瓷板時的陶瓷板、接合材料層及金屬板的位置偏離，且能夠高效地制造這些層壓體，并且，提供將它們應用于功率模塊用基板的功率模塊用基板的制造裝置及制造方法。
[0014]關于本發明的金屬板-陶瓷板層壓體的制造裝置，所述金屬-陶瓷板層壓體中，接合材料層形成于陶瓷板或金屬板中的任意一板上，并且在這些陶瓷板與金屬板中的任意一個板上形成臨時固定材料，通過所述臨時固定材料并經由所述接合材料層以重疊的狀態臨時固定所述陶瓷板與所述金屬板，從而層壓所述陶瓷板與所述金屬板，所述金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置的特征在于，具備:輸送構件，將所述一個板輸送至所述陶瓷板與所述金屬板中的任意另一個板上來層壓所述陶瓷板與所述金屬板；及加熱構件，設置在所述輸送構件輸送所述一個板的輸送路徑的中途，并熔融該一個板的臨時固定材料。
[0015]在輸送一個板的中途通過加熱構件加熱臨時固定材料，由此能夠使臨時固定材料熔融。并且，在使臨時固定材料熔融的狀態下將一個板層壓在另一個板上，由此能夠經由接合材料層將金屬板與陶瓷板臨時固定。
[0016]本發明中，在一個板的輸送路徑的中途設置有加熱構件，因此能夠在使臨時固定材料熔融的狀態下立刻層壓金屬板與陶瓷板，并能夠使金屬板與陶瓷板經由接合材料層可靠地粘接。
[0017]并且，之后加熱金屬-陶瓷板層壓體而接合時，在接合工序中陶瓷板及接合材料層與金屬板的位置沒有偏離，并保持它們被定位的狀態。因此，能夠防止接合材料向金屬板的外側溢出。
[0018]本發明的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置具備測定所述臨時固定材料或所述一個板的溫度的測溫構件即可。
[0019]通過測溫構件能夠確認臨時固定材料的熔融狀態，因此不會發生臨時固定不良等情況，并能夠經由接合材料層將陶瓷板與金屬板準確地粘接。
[0020]本發明的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置中，所述測溫構件設置于所述輸送構件上即可。
[0021]通過在輸送一個板的輸送構件上設置測溫構件，從而能夠通過一個測溫構件確認加熱一個板時、將一個板層壓在另一個板上時及在層壓一個板與另一個板后的各時刻的臨時固定材料的熔融狀態。由此，能夠在使臨時固定材料完全熔融的狀態下層壓金屬板與陶瓷板，且層壓后能夠在金屬板與陶瓷板被臨時固定的狀態下對層壓體進行操作，因此能夠可靠地防止陶瓷板與金屬板的位置偏離。
[0022]本發明的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置中，具備在層壓所述金屬板與所述陶瓷板之后，冷卻所述臨時固定材料的冷卻構件。
[0023]使熔融狀態的臨時固定材料通過自然冷卻凝固，由此能夠使陶瓷板與金屬板經由接合材料層成為粘接狀態，但是通過由冷卻構件積極冷卻，由此能夠立即確認在陶瓷板上對位金屬板的狀態。
[0024]并且，本發明是一種功率模塊用基板的制造裝置，所述功率模塊用基板中，接合材料層形成于陶瓷板或金屬板中的任意一板上，并且在這些陶瓷板與金屬板中的任意一個板上形成臨時固定材料，通過所述臨時固定材料并經由所述接合材料層以重疊的狀態臨時固定所述陶瓷板與所述金屬板，從而接合所述陶瓷板與金屬板，所述功率模塊用基板的制造裝置的特征在于，具備:輸送構件，將所述一個板輸送至所述陶瓷板與所述金屬板中的任意另一個板上來層壓所述陶瓷板與所述金屬板；接合構件，通過將該層壓體向層壓方向加壓并進行加熱，從而接合所述陶瓷板與所述一個板；及加熱構件，設置在所述輸送構件輸送所述一個板的輸送路徑的中途，并熔融該一個板的臨時固定材料。
[0025]在該功率模塊用基板的制造裝置中，也可設成與金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置相同的結構。
[0026]S卩，具備測定所述臨時固定材料或所述一個板的溫度的測溫構件即可。
[0027]并且，所述測溫構件設置于所述輸送構件上即可。
[0028]另外，具備在層壓所述金屬板與所述陶瓷板之后冷卻所述臨時固定材料的冷卻構件。
[0029]并且，本發明是一種金屬-陶瓷板層壓體的制造方法，所述金屬-陶瓷板層壓體中，接合材料層形成于陶瓷板或金屬板中的任意一板上，并且在這些陶瓷板與金屬板中的任意一個板上形成臨時固定材料，通過所述臨時固定材料并經由所述接合材料層以重疊的狀態臨時固定所述陶瓷板與所述金屬板，從而層壓所述陶瓷板與所述金屬板，所述金屬-陶瓷板層壓體的制造方法的特征在于，具有將所述一個板輸送至所述陶瓷板與所述金屬板中的任意另一個板上來層壓所述陶瓷板與所述金屬板的層壓工序，
[0030]所述層壓工序中，所述陶瓷板與所述金屬板被層壓時，所述臨時固定材料被熔融。
[0031]對該金屬-陶瓷板層壓體的制造方法來說，也在所述層壓工序中，在輸送過程中測定所述臨時固定材料或所述一個板的溫度即可。
[0032]并且，層壓所述金屬板與所述陶瓷板之后冷卻所述臨時固定材料即可。
[0033]本發明的功率模塊用基板的制造方法的特征在于，將通過前述的本發明的金屬-陶瓷板層壓體的制造方法得到的層壓體向層壓方向加壓并進行加熱，從而接合所述陶瓷板與所述金屬板。
[0034]根據本發明，能夠防止通過接合材料層將金屬板接合于陶瓷板時的陶瓷板、接合材料層及金屬板的位置偏離，因此能夠高效地制造這些接合體。
【附圖說明】
[0035]圖1是表示本發明的實施方式的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置的俯視圖。
[0036]圖2是圖1中示出的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置的主視圖。
[0037]圖3是圖1中示出的金屬-陶瓷板層壓體的制造裝置的左視圖。
[0038]圖4是銅電路板(金屬板)的托盤的局部俯視圖。
[0039]圖5是陶瓷板的供給臺的局部俯視圖。
[0040]圖6是對構成銅電路板(金屬板)的