[发明专利]功率模块用基板、自带散热器的功率模块用基板、功率模块以及功率模块用基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在控制大电流、高电压的半导体装置中所使用的功率模块用基板、自带散热器的功率模块用基板、功率模块以及功率模块用基板的制造方法。

本申请主张基于2011年08月12日在日本申请的日本专利申请2011-176712号以及日本专利申请2011-176881号的优先权，其内容援用于本说明书中。

背景技术

在半导体元件中用于供给电力的功率模块的发热量比较高，因此作为搭载该功率模块的基板，例如使用一种功率模块用基板，其具备：由AlN（氮化铝）、Al₂O₃(氧化铝)、Si₃N₄（氮化硅）等构成的绝缘基板；在该绝缘基板的一面侧接合有第一金属板的电路层；及在绝缘基板的另一面侧接合有第二金属板而构成的金属层。

这种功率模块基板在电路层上经由焊材搭载功率元件等半导体元件。

例如，在专利文献1中，提出有将铝板用作第一金属板（电路层）及第二金属板（金属层）而构成的功率模块用基板。

并且，在专利文献2、3中，提出有第一金属板（电路层）以及第二金属板（金属层）为铜板且通过DBC法（直接敷铜法）将该铜板直接接合于绝缘基板而构成的功率模块用基板。并且，在专利文献2的第1图中，公开有一种利用有机耐热粘结剂将铝制散热器接合于上述功率模块用基板上的自带散热器的功率模块用基板。

专利文献1：日本专利第3171234号公报

专利文献2：日本专利公开平04-162756号公报

专利文献3：日本专利第3211856号公报

然而，在专利文献1中所记载的功率模块用基板中，将铝板用作构成电路层的第一金属板。若比较铜和铝，由于铝的导热率低，因此将铝板用作电路层的情况下，与使用铜板的情况相比无法使来自搭载于电路层上的电气部件等发热体的热量扩散并发散。因此，根据电子部件的小型化和高输出功率化，在功率密度上升时有可能无法充分地发散热量。

在专利文献2、3中，用铜板构成电路层，因此能够使来自搭载于电路层上的电气部件等发热体的热量有效地发散。

然而，在上述功率模块用基板中，在其使用环境中被负载冷热循环，而如专利文献2、3中记载的那样用铜板构成电路层以及金属层的情况下，通过上述冷热循环在绝缘基板与铜板之间的热膨胀系数之差所引起的剪切应力作用于铜板。从而，导致铜板被加工硬化，存在着绝缘基板产生破裂等的问题。

并且，在专利文献2中记载的自带散热器的功率模块用基板中，在铝制散热器与绝缘基板之间配设有铜板。由此，该铜板无法充分地缓和因散热器与绝缘基板的热膨胀系数之差所引起的热变形，存在着在冷热循环负载时绝缘基板易产生破裂等的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够有效地发散来自搭载于电路层上的电子部件等的热量，且能够抑制在冷热循环负载时绝缘基板产生破裂的功率模块用基板、自带散热器的功率模块用基板、功率模块以及功率模块用基板的制造方法。

本发明的一种方式的功率模块用基板具备绝缘基板和在所述绝缘基板的一面形成的电路层，其中，所述电路层通过在所述绝缘基板的一面接合有第一铜板而构成，所述第一铜板在接合之前至少含有共计1molppm以上且100molppm以下的碱土类元素、过渡金属元素、稀土类元素中的一种以上，或100molppm以上且1000molppm以下的硼中的任一方，残余部分由铜及不可避免杂质组成。

并且，还具备有在所述绝缘基板的另一面形成的金属层的功率模块用基板，其中，所述金属层也可以通过在所述绝缘基板的另一面接合有铝板而构成。

具有该结构的功率模块用基板中，由于搭载有电子部件等的电路层由第一铜板构成，因此能够充分地扩散从电子部件等产生的热量，而且能够促进热量的发散。

并且，构成所述电路层的第一铜板也可以在被接合之前至少含有共计1molppm以上且100molppm以下的碱土类元素、过渡金属元素、稀土类元素中的一种以上，或100molppm以上且1000molppm以下的硼中的任一方，残余部分由铜及不可避免杂质组成。