[发明专利]自带散热器的功率模块用基板及自带散热器的功率模块用基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种散热器的接合面及功率模块用基板的接合面分别由铝或铝合金构成的自带散热器的功率模块用基板、及自带散热器的功率模块用基板的制造方法。

本申请基于2012年3月30日在日本申请的专利申请2012-083247号主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

作为上述自带散热器的功率模块用基板，例如提出专利文献1～3中公开的基板。

专利文献1、2中记载的自带散热器的功率模块用基板中，功率模块用基板与由铝构成的散热器通过使用Al-Si系钎料的钎焊来接合，所述功率模块用基板通过在由AlN(氮化铝)构成的陶瓷基板的两面接合Al(铝)的金属板(电路层及金属层)而成。

并且，在专利文献3中示出的半导体模块的冷却装置中，还提出在由陶瓷材构成的绝缘基板的两面接合有Al(铝)的金属板(上部电极及下部电极)，半导体元件接合于上部电极的半导体模块与由铝构成的冷却器的顶板通过使用焊剂的钎焊来接合。

使用该焊剂的钎焊主要为使铝部件彼此接合的技术，例如将Al-Si系钎料箔及焊剂配置在铝部件彼此之间，通过焊剂去除在铝部件的表面上形成的氧化膜，并且促进钎料的熔融而进行接合。

专利文献1：日本专利公开2010-093225号公报

专利文献2：日本专利公开2009-135392号公报

专利文献3：日本专利公开2009-105166号公报

在此，铝部件中，由于在其表面上形成铝的氧化被膜，因此若单纯进行钎焊，无法良好地接合。

因此，专利文献1、2中，通过使用真空炉来在真空气氛中进行钎焊，由此抑制铝的氧化被膜的影响，而使铝部件彼此接合。

然而，当进行钎焊时的真空度低的情况下，无法充分地抑制氧化被膜的影响而有可能使接合可靠性变差。若欲提高真空度，则存在需要大量的时间和劳力，而无法有效地进行钎焊，并且成本大幅增加之类的问题。

另一方面，专利文献3中，由于通过焊剂来去除铝的氧化被膜来使铝部件彼此接合，因此无需在真空气氛中进行钎焊，而能够在氮气等非氧化气氛中以常压条件进行钎焊。

然而，因使用焊剂而存在钎焊作业变得复杂的问题。并且，如上所述，在接合功率模块用基板和散热器时使用焊剂的情况下，焊剂成分的一部分会挥发而侵入功率模块用基板的陶瓷基板与金属板的接合界面等，有可能使陶瓷基板与金属板之间的接合可靠性下降。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种无需使用焊剂而在常压条件下进行牢固地钎焊而成的自带散热器的功率模块用基板、及自带散热器的功率模块用基板的制造方法。

为了解决以上课题并达到所述目的，本发明的自带散热器的功率模块用基板，具备：功率模块用基板，在绝缘层的一面配设有电路层；及散热器，被接合在该功率模块用基板的另一面侧，其中，所述散热器的接合面及所述功率模块用基板的接合面分别由铝或铝合金构成，在所述散热器与所述功率模块用基板的接合界面形成有接合层，该接合层通过包含Mg的含Mg化合物(除MgO以外)分散在Al-Si共晶组织中而成，所述接合层的厚度被设在5μm以上80μm以下的范围内。

根据该结构的自带散热器的功率模块用基板，通过形成有包含Mg的含Mg化合物(除MgO以外)分散在Al-Si共晶组织中而成的接合层，所述接合层的厚度被设在5μm以上80μm以下的范围内，因此散热器和功率模块用基板被牢固地接合。即，由于分散在Al-Si共晶组织中的含Mg化合物通过铝的氧化物与Mg进行反应而生成，因此可去除在散热器的接合面及功率模块用基板的接合面形成的铝的氧化被膜，从而散热器与功率模块用基板被牢固地接合。

在包含Mg的含Mg化合物(除MgO以外)分散在Al-Si共晶组织中的接合层厚度小于5μm时，无法充分去除在散热器的接合面及功率模块用基板的接合面形成的铝的氧化被膜，从而有可能无法牢固地接合散热器和功率模块用基板。另一方面，若所述接合层的厚度大于80μm时，有可能在接合层内部发生龟裂等。

因此，将包含Mg的含Mg化合物(除MgO以外)分散在Al-Si共晶组织中的接合层的厚度规定在5μm以上80μm以下的范围内。

在此，所述散热器的接合面及所述功率模块用基板的接合面中的至少一面由含有Mg的含Mg铝合金构成，也可以在由所述含Mg铝合金构成的接合面的界面附近，形成有含Mg化合物的存在比率减少的Mg减少区域。