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

摘要

本发明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。

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明具有：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。

本发明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。

本发明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发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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体。

本发明的自带散热器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散热器，将所述第2部件设为在陶瓷板的两面层叠金属层而成的功率模块用基板，在所述接合工序中将所述第2部件的其中一个所述金属层与所述第1部件接合，形成自带散热器的功率模块用基板以作为所述接合体。

该自带散热器的功率模块用基板的制造方法可以如下：在所述层叠工序之前，利用接合材料层用临时固定材料将所述接合材料层临时固定于所述第1部件或所述第2部件中的任一个的表面，在所述层叠工序中，所述临时固定材料涂布于没有形成所述接合材料层的所述第1部件或所述第2部件中的任一个的部件。

关于本发明的层叠体的制造装置，该层叠体通过将由金属板构成的第1部件与包含至少1个金属板或陶瓷板的第2部件，利用临时固定材料临时固定为所述第1部件与所述第2部件重叠的状态而成，该临时固定材料形成在这些第1部件及第2部件中的任一个上且以饱和脂肪酸为主成分，该层叠体的制造装置具备：层叠机构，将所述第1部件或所述第2部件中形成有所述临时固定材料的部件运送到另一部件之上，而将所述第1部件与所述第2部件层叠；及加热机构，将所述第1部件与所述第2部件层叠时对所述临时固定材料进行熔融。

在常温下使用固态饱和脂肪酸的临时固定材料通过加热而熔融，因此层叠第1部件与第2部件时需要设为加热状态。因此，通过设置在层叠第1部件与第2部件时对临时固定材料进行加热的加热机构，从而能够有效地将第1部件与第2部件固定。

并且，本发明的层叠体的制造装置中，该层叠体通过将由金属板构成的第1部件与包含至少1个金属板或陶瓷板的第2部件，利用临时固定材料临时固定为所述第1部件与所述第2部件重叠的状态而成，该临时固定材料形成在这些第1部件及第2部件中的任一个上且以饱和脂肪酸为主成分，该层叠体的制造装置具备：层叠机构，向在所述第1部件或所述第2部件中形成有所述临时固定材料的部件之上运送另一部件，而将所述第1部件与所述第2部件层叠；及加热机构，将所述第1部件与所述第2部件层叠时对所述临时固定材料进行熔融。

作为临时固定材料的主成分的饱和脂肪酸在液化的熔融状态下流动性较高，因此在运送形成有临时固定材料的其中一个板的情况下，为了防止熔融状态的临时固定材料附着到粘结部位之外的不必要的位置，而最好直到即将层叠两个部件为止将固定材料设为固化的状态。因此，本发明的接合体的制造装置中，不运送形成有临时固定材料的那个板而是运送另一个板，从而能够将形成有临时固定材料的那个板设为静止状态，因此能够防止临时固定材料附着到不必要的位置。因此，能够有效地将第1部件与第2部件固着。

本发明的层叠体的制造装置可以具备在所述第1部件与所述第2部件的层叠之后，对所述临时固定材料进行冷却的冷却机构。

通过使熔融状态的临时固定材料自然冷却而进行固化，能够将第1部件与第2部件设为粘结状态，但通过冷却机构来主动地进行冷却，能够即刻确定第1部件与第2部件对位的状态。

根据本发明，在接合金属板彼此、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，因此能够有效地制造它们的接合体。

附图说明

图1为本发明的第1实施方式中制造的功率模块用基板的剖视图。

图2为示意地表示图1的功率模块用基板的制造工序的剖视图。

图3为说明本发明所涉及的层叠体的制造装置的示意图。

图4为说明本发明的第2实施方式的制造方法的示意图。

图5为说明本发明的第3实施方式的制造方法的示意图。

图6为说明本发明的第4实施方式的制造方法的示意图。

图7为说明本发明的第5实施方式的制造方法的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

图1中示出本发明的第1实施方式中制造的功率模块用基板10。

该功率模块用基板(本发明的接合体)10具备铜电路板(本发明的第1部件)30、在陶瓷板21的两面层叠铝金属层22、23的陶瓷基板(本发明的第2部件)20，陶瓷基板20的其中一个铝金属层22与铜电路板30接合。该情况下，陶瓷基板20的陶瓷板21、铝金属层22、23及铜电路板30形成为矩形平面状。

在功率模块用基板10的铜电路板30的表面焊接有半导体芯片等电子组件60，在铜电路板30的相反一侧配置的铝金属层23接合有散热器50，从而成为功率模块。

陶瓷板21例如以AlN(氮化铝)、Si₃N₄(氮化硅)等氮化物类陶瓷或Al₂O₃(氧化铝)等氧化物类陶瓷为母材而形成为矩形形状。陶瓷板21的厚度为0.125mm～1.0mm。

铝金属层22、23由纯度99.90％以上的纯铝或铝合金(简称铝)形成，厚度为0.1mm～3.0mm，通常形成为比陶瓷板21小的矩形平板状。该铝金属层22、23将Al-Si类、Al-Ge类、Al-Cu类、Al-Mg类或Al-Mn类等钎料作为接合材料而被接合在陶瓷板21。

铜电路板30由无氧铜或韧铜等纯铜或铜合金(本发明中简称铜)形成。铜电路板30的厚度为0.1mm～5.0mm。该铜电路板30如后述通过固相扩散接合与陶瓷基板20的铝金属层22接合。

接着，对在这样构成的功率模块用基板10的制造中使用的层叠体的制造装置90(参考图3)进行说明。

层叠体的制造装置90制造一种将铜电路板(本发明的第1部件)30临时固定于陶瓷基板(本发明的第2部件)20的铝金属层22的层叠体80，其中，铜电路板30上形成有以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料40。

如图3所示，本实施方式的层叠体的制造装置90具备：基座91，载置陶瓷基板20；层叠机构95，将形成有临时固定材料40的铜电路板30运送到载置于基座91上的陶瓷基板20上，并且与陶瓷基板20进行对位而将铜电路板30与陶瓷基板20层叠；及加热机构96，对层叠铜电路板30与陶瓷基板20时的临时固定材料40进行熔融。

如图3B及图3C所示，在基座91，多个导销92隔着间隔以围着陶瓷基板20的侧面的方式竖立在陶瓷基板20的载置面，通过在被这些导销92包围的区域中载置陶瓷基板20，从而陶瓷基板20在基座91上被定位。

如图3A及图3B所示，层叠机构95例如能够由被设置为可沿xyz轴方向移动的层叠用拾取圆筒构成。该层叠机构95将附着面30a为朝下的状态的铜电路板30运送至载置有陶瓷基板20的基座91上，并将铜电路板30的附着面30a重叠到基座91上的陶瓷基板20，从而将铜电路板30与陶瓷基板20层叠。具体而言，如图3A～图3C所示，利用层叠机构95气吸铜电路板30的附着面30a的相反一侧的上表面，从而运送铜电路板30。

如图3A所示，加热机构96例如能够由橡胶加热器构成。使铜电路板30的附着面30a与该橡胶加热器(加热机构)96相面对地进行配置，从而能够对附着面30a的临时固定材料40进行加热以使其熔融。

在层叠机构95设置有运送铜电路板30时用于观测临时固定材料40的熔融状态的测温机构97。利用测温机构97测定铜电路板30的温度，从而能够确认到通过加热机构96加热铜电路板30时、铜电路板30与陶瓷基板20层叠前后的各时刻的临时固定材料40的熔融状态。作为测温机构97，例如能够使用红外线放射测温仪，在本实施方式中测定被层叠机构95保持的铜电路板30的温度。

在层叠体的制造装置90设置有将铜电路板30与陶瓷基板20层叠之后对它们进行冷却的冷却机构98。如图3C所示，冷却机构98例如能够由喷吹空气的冷却喷嘴构成，且设置于层叠机构95。

接着，对使用上述层叠体的制造装置90来形成层叠体80并制造功率模块用基板10的方法进行说明。

(临时固定材料涂布工序)

首先，如图2A所示在铜电路板(第1部件)30的单面涂布以饱和脂肪酸为主成分的临时固定材料40。作为该临时固定材料40适合使用碳原子数为10以上且30以下、在常温(25℃)为固态且以比较低的熔点向液态发生相变的饱和脂肪酸。原因在于，若碳原子数小于10则在常温下成为液态，因此操作性较差，若超过30则熔点变高，因此对于铜电路板30的涂布作业性变差。另一方面，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，在常温下固化的状态，但能够以比较低的加热温度使其液化，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，这些饱和脂肪酸还具有价格低廉且容易得到的优点。

虽然省略了对临时固定材料40向铜电路板30的涂布作业的图示，但例如使用热圆筒来进行。在热圆筒中对临时固定材料40进行加温使其成为熔融状态，并将该熔融状态的临时固定材料40滴到铜电路板30表面的角落部分等多个部位。而且，暂且将滴到铜电路板30的临时固定材料40冷却至常温使其固化，从而形成附着有临时固定材料40的铜电路板30。

(层叠工序)

接着，如图2B所示使预先涂布临时固定材料40的铜电路板30与陶瓷基板20的铝金属层22呈重叠状态，并通过该临时固定材料40将铜电路板30与陶瓷基板20临时固定。

铜电路板30通过层叠机构95被运送到基座91上(图3A、3B)，并在以定位状态载置于基座91的陶瓷基板20的铝金属层22上重叠(图3C)。

将铜电路板30搬进时，所涂布的临时固定材料40已固化。在通过层叠机构95运送铜电路板30的路径途中，使铜电路板30的附着面30a与橡胶加热器96相面对地对其进行加热，从而能够使临时固定材料40熔融。

于是，如图2B及图3C所示，在临时固定材料40熔融的状态下将铜电路板30层叠到陶瓷基板20。此时，附着于铜电路板30的临时固定材料40与陶瓷基板20层叠，从而在铜电路板30与铝金属层22之间薄薄地延伸成层状而密合。而且，临时固定材料40通过与未加热的铝金属层22接触而被冷却并固化。由此，可获得在将铜电路板30与陶瓷基板20准确定位的状态下固着(临时固定)的层叠体80。

另外，临时固定材料40能够如上所述通过自然冷却而固化，但也能够如图3C所示通过冷却机构98主动冷却而固化。该情况下，能够即刻确定铜电路板30与陶瓷基板20对位的状态，能够进一步提高作业性。

(接合工序)

而且，如图2C所示，对铜电路板30与陶瓷基板20被临时固定的层叠体80沿其层叠方向进行加压，并以小于铜和铝的共晶温度进行加热，从而使铜与铝相互扩散来通过固相扩散接合将铜电路板30与陶瓷基板20的铝金属层22接合，从而能够制造功率模块用基板10。具体而言，在真空气氛中，以荷重0.3MPa～10MPa、400℃以上且小于548℃的加热温度保持5分钟～240分钟，从而能够将铜电路板30与陶瓷基板20的铝金属层22接合。另外，临时固定材料40在该加热初始阶段分解消失。

如此，本实施方式的功率模块用基板的制造方法中，在接合工序之前，先在层叠工序中形成利用临时固定材料40将铜电路板(第1部件)30与陶瓷基板20临时固定的层叠体80，因此在之后的接合工序中防止了铜电路板30与陶瓷基板20产生位置偏离，且能够在将铜电路板30准确定位到陶瓷基板20的规定位置的状态下进行接合。

因此，能够有效地制造出功率模块用基板10，能够提高生产率。

在上述第1实施方式中，先在铜电路板30涂布临时固定材料40，并运送该铜电路板40而重叠到陶瓷基板20的铝金属层22，但也可以先在陶瓷基板20的铝金属层22涂布临时固定材料40，并重叠铜电路板30。

该情况下，能够在涂布临时固定材料40的铝金属层22上重叠已加热的铜电路板30，从而利用铜电路板30的热量使临时固定材料40熔融且使铜电路板30与铝金属层22呈密合的状态。而且，之后临时固定材料40通过铝金属层22被冷却固化，且能够将铜电路板30与铝金属层22进行固着。

该情况下，不运送形成临时固定材料40的陶瓷基板20，而是运送铜电路板30，从而能够将形成有临时固定材料40的陶瓷基板20设为静止状态。由此，能够防止熔融状态的临时固定材料40附着到粘结部位以外不必要的位置，因此能够有效地将铜电路板30与陶瓷基板20进行固着。

另外，也能够利用层叠机构95吸附涂布了对临时固定材料40的陶瓷基板20而运送至载置有铜电路板30的基座91上，在该铜电路板30重叠陶瓷基板20。

并且，第1实施方式中，暂且将滴到铜电路板30的临时固定材料40冷却至常温使其固化，并在将铜电路板30层叠到陶瓷基板20时进行加热使临时固定材料40再次熔融，从而将铜电路板30与陶瓷基板20临时固定，但也能够在滴到铜电路板30的临时固定材料40冷却之前与陶瓷基板20重叠来粘结。

图4中示出本发明的第2实施方式，图4C中示出通过本发明制造的功率模块用基板(本发明的接合体)11。该功率模块用基板11具备铝金属层(本发明的第1部件)32及与该铝金属层32接合的陶瓷板(本发明的第2部件)25。该情况下，铝金属层32及陶瓷板25形成为矩形平面状。

制造如此构成的功率模块用基板11时，如图4A所示设为在铝金属层32的单面通过超声波接合等贴付钎料箔的状态，利用该钎料箔预先形成接合材料层33。并且，在接合材料层33的表面以与第1实施方式中的层叠工序相同的方式涂布作为主成分含有饱和脂肪酸的临时固定材料41。而且，在将临时固定材料41熔融的状态下经由接合材料层33将铝金属层32与陶瓷板25重叠，从而熔融的临时固定材料41在陶瓷板2与铝金属层32的接合材料层33之间成为薄薄地延伸的层状，且陶瓷板25与铝金属层32密合。接着，在将陶瓷板25与铝金属层32定位的状态下对临时固定材料41进行冷却，从而形成陶瓷板25与铝金属层32被临时固定的层叠体83(层叠工序)。

而且，与第1实施方式相同，对陶瓷板25与铝金属层32的层叠体沿层叠方向进行加压，并在真空中进行加热，从而将陶瓷板25与铝金属层32利用介于其之间的接合材料层33来钎焊，从而能够制造出功率模块用基板11(接合工序)。

另外，第2实施方式中，在铝金属层32的接合材料层33的表面附着了临时固定材料41，但也能够在陶瓷板25的表面附着临时固定材料41。

图5中示出本发明的第3实施方式，图5C中示出通过本发明制造的自带散热器的功率模块用基板(本发明的接合体)12。该自带散热器的功率模块用基板12具备散热器(本发明的第1部件)51及在陶瓷板36的两面钎焊铝金属层37、38的功率模块用基板(本发明的第2部件)35，并通过将功率模块用基板35的其中一个铝金属层38与散热器51接合来制造。散热器51通过纯度99.90％以上的纯铝或铝合金(简称铝)形成为矩形平板状。

制造如此构成的自带散热器的功率模块用基板12时，在功率模块用基板35的铝金属层38或散热器51中的任一个上预先形成接合材料层55。作为接合材料层55例如能够采用通过在3003类铝合金板的两面层叠Al‐Si‐Mg类钎料而形成为三层的包覆件。

如图5A所示，先在铝金属层38的表面涂布作为主成分含有饱和脂肪酸的接合材料层用临时固定材料44，并在将使该接合材料层用临时固定材料44熔融的状态下重叠接合材料层55，从而经由接合材料层用临时固定材料44使铝金属层38与接合材料层55密合。而且，在将铝金属层38与接合材料层55定位的状态下对接合材料层用临时固定材料44进行冷却，从而将这些铝金属层38与接合材料层55粘结(临时固定)。

此外，在散热器51的表面也与接合材料层用临时固定材料44同样先涂布临时固定材料42，并在使该临时固定材料42熔融的状态下散热器51上重叠粘结有接合材料层55的功率模块用基板35，从而使功率模块用基板35与散热器51密合。而且，在将这些功率模块用基板35与散热器51定位的状态下对临时固定材料42进行冷却，从而形成将功率模块用基板35与散热器51临时固定的层叠体84(层叠工序)。

在将该层叠体84(功率模块用基板35及散热器51)沿层叠方向进行加压的状态下，氮气气氛中于大气压下进行加热，从而将功率模块用基板35与散热器51利用介于其之间的接合材料层55来钎焊，从而制造自带散热器的功率模块用基板12(接合工序)。

图6中示出本发明的第4实施方式，图6C中示出通过本发明制造的自带散热器的功率模块用基板(本发明的接合体)13。该自带散热器的功率模块用基板13具备散热器(本发明的第1部件)52及在陶瓷板46的两面钎焊铝金属层47、48的功率模块用基板(本发明的第2部件)45，并通过将功率模块用基板45中的其中一个铝金属层48与散热器52接合来进行制造。并且，散热器52通过纯铜或铜合金(简称铜)形成为矩形平板状。

制造如此构成的自带散热器的功率模块用基板13时，如图6A所示先在功率模块用基板45涂布作为主成分含有饱和脂肪酸的临时固定材料43，并在使该临时固定材料43熔融的状态下重叠散热器52，从而经由临时固定材料43使功率模块用基板45与散热器52密合。而且，在将功率模块用基板45与散热器52定位的状态下对临时固定材料43进行冷却，从而形成将这些功率模块用基板45与散热器52利用临时固定材料43固着而临时固定的层叠体85(层叠工序)。

与第1实施方式相同，在功率模块用基板45与散热器52被临时固定的状态下将层叠体85沿其层叠方向进行加压，并以小于铜与铝的共晶温度的温度进行加热，从而使铜与铝相互扩散来通过固相扩散接合将功率模块用基板45的铝金属层48与散热器52接合，从而制造自带散热器的功率模块用基板13(接合工序)。

图7中示出本发明的第5实施方式，图7D中示出通过本发明制造的自带散热器的功率模块用基板(本发明的多层接合体)14。该自带散热器的功率模块用基板14具备铜电路板(本发明的第1部件)70、在陶瓷板71的两面层叠铝金属层72、73的陶瓷基板(本发明的第2部件)75及散热器(本发明的第3部件)53，通过将陶瓷基板75的其中一个铝金属层72与铜电路板70接合，并且将另一个铝金属层73与散热器53接合来进行制造。散热器53通过纯铜或铜合金(简称铜)形成为矩形平板状。

制造如此构成的自带散热器的功率模块用基板14时，首先如图7A及图7B所示先在铜电路板70涂布作为主成分含有饱和脂肪酸的临时固定材料81，并在使该临时固定材料81熔融的状态下重叠陶瓷基板75，从而经由临时固定材料81使陶瓷基板75与铜电路板70密合。而且，在将陶瓷基板75与铜电路板70定位的状态下对临时固定材料81进行冷却，从而形成利用临时固定材料81将这些陶瓷基板75与铜电路板70固着而临时固定的层叠体76(层叠工序)。

另外，临时固定材料81能够附着于陶瓷基板75(铝金属层72)的表面，而非铜电路板70。

接着，如图7B及图7C所示，通过熔点低于临时固定材料81的以不饱和脂肪酸为主成分的第2临时固定材料82将层叠体76临时固定到散热器(本发明的第3部件)53，其中该层叠体76为将在层叠工序中形成的陶瓷基板75与铜电路板70临时固定而成(第2层叠工序)。例如，在作为临时固定材料81使用以硬脂酸(碳原子数为18、熔点大约为70℃)为主成分的情况下，作为第2临时固定材料82适合使用将熔点充分低于硬脂酸的月桂酸(碳原子数为12、熔点大约为44℃)为主成分的材料。

将该层叠体76与散热器53层叠时，先在层叠体76的铝金属层73涂布第2临时固定材料82，设为使该第2临时固定材料82在低于临时固定材料81的熔融温度的温度下熔融的状态，并将层叠体76与散热器53对位重叠，从而经由第2临时固定材料82使层叠体76与散热器53密合。接着，将第2临时固定材料82冷却，从而形成利用第2临时固定材料82将层叠体76与散热器53进行固着而将层叠体76与散热器53临时固定的第2层叠体77(第2层叠工序)。

另外，在该第2层叠工序中，第2临时固定材料82也能够附着于散热器53的表面，而非层叠体76的铝金属层73。

在该第2层叠工序中，使用熔融温度低于将铜电路板70与陶瓷基板75临时固定的临时固定材料81的熔融温度的第2临时固定材料82，因此能够在不使临时固定材料81熔融而在铜电路板70与陶瓷基板75被固着的状态下进行散热器53的临时固定。即，在第2层叠工序中不会引发铜电路板70与陶瓷基板75的位置偏离，并能够进行将这些层叠的层叠体76与散热器53的临时固定。因此，能够对铜电路板70、陶瓷基板75及散热器53这3个部件准确定位而进行固着。

而且，对于如此形成的铜电路板70、陶瓷基板75及散热器53被临时固定的第2层叠体，与第1实施方式同样沿其层叠方向进行加压，并以小于铜与铝的共晶温度进行加热，从而能够使铜与铝相互扩散而通过固相扩散接合来接合(接合工序)。如此，在第5实施方式的自带散热器的功率模块用基板的制造方法中，能够将铜电路板70、陶瓷基板75及散热器53同时接合，因此能够有效地制造出自带散热器的功率模块用基板14。

另外，在上述第5实施方式中，利用铜与铝的固相扩散接合分别对陶瓷基板75的其中一个铝金属层72与铜电路板70之间及另一个铝金属层73与铜制散热器53之间进行接合而制造自带散热器的功率模块用基板14，但也可以在陶瓷基板75的铝金属层72接合铝的电路板，并在铝金属层73接合铝制散热器。该情况下，分别在陶瓷基板75的铝金属层72与电路板中的任一个、铝金属层73与散热器中的任一个预先形成接合材料层，并在这些部件之间经由各接合材料层进行层叠而临时固定。另外，作为接合材料层例如能够采用通过在3003类铝合金板的两面层叠Al‐Si‐Mg类钎料而形成为三层的包覆件。

实施例

接着，对为了确认本发明的效果而进行的本发明例及比较例进行说明。

(测试1)

作为以往例及本发明例，在30mm×30mm的矩形、厚度1.0mm的铜板滴下表1所示的临时固定材料，并层叠25mm×25mm的矩形、厚度0.6mm的铝板而形成临时固定的层叠体。而且，模拟层叠体的运送状态，使各层叠体的铜板以大约30mm/s的速度横向振摆并通过目视观察在铝板产生的横向偏离，从而对处于临时固定状态的各层叠体的接合性进行了评价。将横向偏离为1mm以下的视为“优”(excellent)，将超过1mm且小于10mm的视为“良”(good)，将产生10mm以上的横向偏离的视为“不良”(bad)。

(测试2)

对于各层叠体，在真空气氛中沿层叠方向以1.0MPa进行加压，且在540℃下加热60分钟而形成了接合体。而且，模拟接合体的使用状态，对于各接合体，在接合后的初始状态、及加以3000次-40℃与100℃之间的冷热循环之后的状态下，利用超声波图像测定器观察铜板与铝板的接合面有无未接合部。将在接合面没有确认到2％以上的未接合部的视为“优”(excellent)，将确认到5％以上的未接合部或直径2mm以上的空隙的视为“不良”(bad)，将不属于上述两种情况的确认到轻微的未接合部的视为“良”(good)。

在表1示出这些结果。

[表1]

临时固定材料熔点测试1测试2以往例辛二醇-40℃BADEXCELLENT本发明例1辛酸：CH₃-(CH₂)₆-COOH约17℃GOODEXCELLENT本发明例2癸酸：CH₃-(CH₂)₈-COOH约32℃EXCELLENTEXCELLENT本发明例3月桂酸：CH₃-(CH₂)₁₀-COOH约44℃EXCELLENTEXCELLENT本发明例4肉豆蔻酸：CH₃-(CH₂)₁₂-COOH约54℃EXCELLENTEXCELLENT本发明例5软脂酸：CH₃-(CH₂)₁₄-COOH约63℃EXCELLENTEXCELLENT本发明例6硬脂酸：CH₃-(CH₂)₁₆-COOH约70℃EXCELLENTEXCELLENT本发明例7蜂花酸：CH₃-(CH₂)₂₈-COOH约94℃EXCELLENTEXCELLENT

从表1可知，本发明例1～7中利用临时固定材料将铜板与铝板粘结，从而确认到层叠体中铜板与铝板的横向偏离较小，且之后的操作作业性良好。并且，不会造成剥离接合材料层等不良影响，而能够获得可靠性高的接合面。

尤其，在使用碳原子数为10以上的临时固定材料的本发明例2～7中，确认到几乎没有横向偏离，且没有造成剥离接合材料层等不良影响，而能够获得可靠性高的接合面。

另外，本发明并不限定于所述实施方式的结构的方式，具体结构中在不脱离本发明的宗旨的范围内能够加以各种变更。

例如，对制造将铜电路板与铝金属层、铝金属层与陶瓷基板接合的功率模块用基板的情况的实施方式进行了说明，但在其他结构的功率模块用基板中，也能够在将由金属板构成的第1部件与由金属板或陶瓷板构成的第2部件接合的情况下应用本发明。

并且，并不局限于功率模块用基板，在制造以功率模块以外的用途使用的第1部件与第2部件的接合体的情况下也能够应用本发明，并且也包含不对这些层叠体进行加压和加热而进行接合的情况。

此外，上述实施方式中将第1部件与第2部件作为一对一的关系制造了接合体，但并不限定于此，在1个第2部件接合多个第1部件的情况等制造各种层叠体、接合体的情况下也能够应用本发明。

产业上的可利用性

接合金属板彼此、以及金属板与陶瓷板时，能够防止各部件的接合面彼此的位置偏离，因此能够有效地制造出它们的接合体。

符号说明

10、11-功率模块用基板(接合体)，12、13-自带散热器的功率模块用基板(接合体)，14-自带散热器的功率模块用基板(多层接合体)，20、75-陶瓷基板(第2部件)，21、36、46、71-陶瓷板，22、23、37、38、47、48、72、73-铝金属层，25-陶瓷板(第2部件)，30、70-铜电路板(第1部件)，30a-附着面，32-铝金属层(第1部件)，33、55-接合材料层，35、45-功率模块用基板(第2部件)，40、41、42、43、81-临时固定材料，44-接合材料层用临时固定材料，50-散热器，51、52-散热器(第1部件)，53-散热器(第3部件)，60-电子组件，76、80、83、84、85-层叠体，77-第2层叠体，82-第2临时固定材料，90-制造装置，91-基座，92-导销，95-层叠机构，96-加热机构(橡胶加热器)，97-测温机构，98-冷却机构。