金属-陶瓷接合基板及其制造方法技术

技术编号:21959549 阅读:10 留言:0更新日期:2019-08-24 22:48
金属?陶瓷接合基板(1)由于散热面(4a)形成为球面状的凸形状,所以在散热面(4a)安装散热片时的与导热脂的接触压高,能够确保高的散热性。另外,通过在铸模(20)的内部的比金属?陶瓷接合基板(1)的外形更靠外侧的位置设置与金属基体部形成部(23)连通的溢出部(26),在使熔融金属凝固冷却时溢出部残留物(10)被铸模(20)约束,所以由于金属材料和陶瓷材料的线膨胀系数的差而产生的翘曲变形被抑制,并且能够抑制熔融金属流动过程中的流动性不良、冷隔流痕、凝固冷却过程中的表面破裂等铸造缺陷。

Metal-Ceramic Joint Substrate and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属-陶瓷接合基板及其制造方法
本专利技术涉及通过使与陶瓷基板接触的熔融金属冷却并固化而制造的金属-陶瓷接合基板及其制造方法。
技术介绍
在用于控制电动汽车、电车、机床等的大电流的功率模块中使用的金属-陶瓷接合基板在电路绝缘陶瓷基板的两面分别接合有电路图案用金属板和金属基体板。在电路图案用金属板通过焊接搭载半导体芯片,在金属基体板的散热面隔着导热脂通过螺旋夹等安装金属制的散热片或者冷却夹套。在如上述的金属-陶瓷接合基板中,在陶瓷基板的两面接合厚度不同的金属板即电路图案用金属板和金属基体板,所以在接合后易于产生大的翘曲。在将产生了翘曲变形的金属-陶瓷接合基板安装到散热片、冷却夹套的情况下,由于产生间隙而散热性降低,存在无法满足作为大电流控制基板的耐热冲击等可靠性这样的课题。为了解决这样的课题,在例如专利文献1中,公开了在金属基体板接合至少1个以上的强化材料,并且强化材料的一部分从金属基体板露出的金属-陶瓷接合基板及其制造方法。在该现有例子中,在金属-陶瓷接合基板的接合时,通过用铸模支撑强化材料的一部分,抑制金属-陶瓷接合基板的翘曲。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2011-77389号公报
技术实现思路
在金属-陶瓷接合基板中,作为强化材料,使用氧化铝、氮化铝、氮化硅等陶瓷板材,但由于在陶瓷和金属的线膨胀系数中有差,所以在使熔融金属状态的金属与陶瓷板材接触而冷却、固化时,有时由于凝固收缩而大幅翘曲变形。此时,金属-陶瓷接合基板的散热面根据强化陶瓷板材的平面度既可能成为凸形状也可能成为凹形状。在金属-陶瓷接合基板的散热面成为凹形状的情况下,与导热脂的接触压变低,所以散热性显著降低。因此,需要为了确保散热性而改善散热面的平面度的切削加工等二次加工,存在制造成本上升这样的课题。在如专利文献1用铸模支撑从金属基体板露出的强化陶瓷板材的一部分的方法中,根据强化陶瓷板材和金属-陶瓷接合基板的外形尺寸或者强化陶瓷板材的保持方法等,金属基体板局部地成为薄型,存在产生熔融金属流动过程中的流动性不良或者凝固冷却过程中的表面破裂等铸造缺陷这样的课题。另外,在金属-陶瓷接合基板的周缘部,用机械加工或者冲压加工形成用于将金属-陶瓷接合基板安装到散热片或者冷却夹套的螺栓用的紧固孔,但在金属-陶瓷接合基板的外周和连结孔的距离小的情况下,在加工连结孔时金属-陶瓷接合基板的外形变形,存在不满足要求的外形精度这样的课题。本专利技术是为了解决如上述的课题而完成的,其目的在于提供一种翘曲变形被抑制且散热性以及外形精度高、进而如流动性不良那样的铸造缺陷被抑制的金属-陶瓷接合基板及其制造方法。本专利技术提供一种金属-陶瓷接合基板,具备:电路绝缘陶瓷基板,在一方的面接合有电路图案用金属板且在另一方的面接合有金属基体部;以及强化陶瓷板材,在金属基体部的内部与电路绝缘陶瓷基板面对地配置,在金属基体部中,作为和与电路绝缘陶瓷基板的接合面相反的一侧的面的散热面是球面状的凸形状。另外,本专利技术提供一种金属-陶瓷接合基板的制造方法,该金属-陶瓷接合基板具备:电路绝缘陶瓷基板,在一方的面接合有电路图案用金属板且在另一方的面接合有金属基体部;以及强化陶瓷板材,在金属基体部的内部与电路绝缘陶瓷基板面对地配置,金属基体部的作为和与电路绝缘陶瓷基板的接合面相反的一侧的面的散热面是球面状的凸形状,其中,准备在内部面对地设置电路绝缘陶瓷基板和强化陶瓷板材,并且在比用于形成金属基体部的空间更靠水平方向的外侧的位置具有与该空间连通的溢出部,并且与强化陶瓷板材相向的面被刻成球面状的凹形状的铸模,在铸模的内部流入被加热至预定温度的熔融金属,使铸模冷却而使熔融金属固化,并从铸模取出金属-陶瓷接合基板之后,切断与金属基体部一体地形成的溢出部残留物(residue)。根据本专利技术所涉及的金属-陶瓷接合基板,金属基体部的散热面是球面状的凸形状,所以在散热面隔着导热脂安装金属制的散热片或者冷却夹套时,与导热脂的接触压高且接触良好,所以能够确保高的散热性。另外,根据本专利技术所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法,通过使用与强化陶瓷板材相向的面被刻成球面状的凹形状的铸模,金属基体部的散热面被转印形成为球面状的凸形状,能够容易地制造散热性高的金属-陶瓷接合基板。另外,在使熔融金属凝固冷却时,形成于溢出部的溢出部残留物被铸模约束,所以能够抑制由于金属材料和陶瓷材料的线膨胀系数的差而产生的翘曲变形。另外,通过与铸模的内部的熔融金属的流路宽度变窄的部位邻接地设置溢出部,能够抑制如熔融金属流动过程中的流动性不良以及凝固冷却过程中的表面破裂那样的铸造缺陷。进而,通过从铸模取出的金属-陶瓷接合基板具有溢出部残留物,能够抑制之后的冲压加工所致的金属-陶瓷接合基板的外形的变形。由此,根据本专利技术,能够得到翘曲变形被抑制且散热性以及外形精度高、进而如流动性不良那样的铸造缺陷被抑制的金属-陶瓷接合基板。本专利技术的上述以外的目的、特征、观点以及效果根据参照附图的以下的本专利技术的详细的说明将变得更加明确。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的俯视图。图2是示出本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的剖面图。图3是示出在本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造中使用的铸模的剖面图。图4是示出本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的俯视图以及剖面图。图5是示出本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的剖面图。图6是示出本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的变形例的剖面图。图7是示出本专利技术的实施方式2所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的俯视图以及剖面图。图8是示出本专利技术的实施方式2所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的俯视图。图9是示出本专利技术的实施方式2所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的俯视图。图10是示出本专利技术的实施方式2所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造方法的剖面图。(附图标记说明)1、1A:金属-陶瓷接合基板;2:电路图案用金属板;3:金属基体部;3a:周缘部;4:散热面用金属板;4a:散热面;5:电路绝缘陶瓷基板;6、6a、6b、6c:强化陶瓷板材;7:突起部残留物;8:连结孔;8a:形成连结孔的部位;9:横浇道残留物;10:溢出部残留物;20:铸模;20A:上模;20B:下模;21:横浇道;22:电路图案用金属板形成部;23:金属基体部形成部;24:散热面用金属板形成部;25:突起部;26:溢出部;31:连结孔冲压;32:溢出部残留物冲压。具体实施方式实施方式1.以下,根据附图说明本专利技术的实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板及其制造方法。图1以及图2是示出本实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的俯视图以及剖面图,图3是示出在本实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板的制造中使用的铸模的剖面图。此外,在所有图中,在图中对同一、相当部分附加同一附图标记。本实施方式1所涉及的金属-陶瓷接合基板1具备电路图案用金属板2、金属基体部3、电路绝缘陶瓷基板5以及强化陶瓷板材6。电路绝缘陶瓷基板5如图2所示,在一方的面接合有电路图案用金属板2,在另一方的面接合有外形尺寸以及厚度尺寸比电路图案用金属板2大的金属基体部3。电路图案用金属板2是金属-陶瓷接合基板1的零本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属?陶瓷接合基板,其特征在于,具备:电路绝缘陶瓷基板,在一方的面接合有电路图案用金属板且在另一方的面接合有金属基体部;以及强化陶瓷板材,在所述金属基体部的内部与所述电路绝缘陶瓷基板面对地配置,在所述金属基体部中,作为和与所述电路绝缘陶瓷基板的接合面相反的一侧的面的散热面是球面状的凸形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.13 JP 2017-0038161.一种金属-陶瓷接合基板,其特征在于,具备:电路绝缘陶瓷基板,在一方的面接合有电路图案用金属板且在另一方的面接合有金属基体部;以及强化陶瓷板材,在所述金属基体部的内部与所述电路绝缘陶瓷基板面对地配置,在所述金属基体部中,作为和与所述电路绝缘陶瓷基板的接合面相反的一侧的面的散热面是球面状的凸形状。2.根据权利要求1所述的金属-陶瓷接合基板,其特征在于,所述强化陶瓷板材的外形尺寸大于所述电路绝缘陶瓷基板。3.根据权利要求1或者2所述的金属-陶瓷接合基板,其特征在于,在所述金属基体部中,所述强化陶瓷板材与所述散热面之间的金属的最厚的部分的厚度尺寸小于所述电路绝缘陶瓷基板与所述强化陶瓷板材之间的金属的厚度尺寸。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的金属-陶瓷接合基板,其特征在于,所述电路图案用金属板的厚度尺寸小于所述金属基体部的所述电路绝缘陶瓷基板与所述强化陶瓷板材之间的金属的厚度尺寸。5.一种金属-陶瓷接合基板的制造方法,其特征在于,该金属-陶瓷接合基板具备:电路绝缘陶瓷基板,在一方的面接合有电路图案用金属板且在另一方的面接合有金属基体部;以及强化陶瓷板材,在所述金属基体部的内部与所述电路绝缘陶瓷基板面对地配置,所述金属基体部的作为和与所述电路绝缘陶瓷基板的接合面相反的一侧的面的散热面是球面状的凸形状,其中,准备铸模,该铸模在内部面对地设置有所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:若林祐贵大宅大介田中启祐
申请(专利权)人:三菱电机株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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