[发明专利]功率模块以及功率模块的制造方法

说明书

本发明的功率模块的特征在于具备：功率布线，设置功率元件；玻璃陶瓷多层基板，设置控制上述功率元件的控制元件；以及高导热陶瓷基板，由导热率比上述玻璃陶瓷多层基板所包含的玻璃陶瓷高的陶瓷材料构成，上述功率布线设置在上述高导热陶瓷基板上，在上述高导热陶瓷基板直接设置上述玻璃陶瓷多层基板。

技术领域

本发明涉及功率模块以及功率模块的制造方法。

背景技术

已知有一起安装功率半导体等电源部件、及IC、芯片电容器、芯片电感器以及芯片寄存器等控制部件的电路基板。

在专利文献1公开了马达驱动的电气设备(电动压缩机)中的电力转换部的配置构成。电力转换器由作为电源电路的逆变器、成为控制电路的电路基板构成。逆变器由分立(discrete)的功率元件构成。

在电路基板安装有用于控制功率元件的开关的IC、芯片电容器、芯片电阻等控制元件。另外，功率元件的长脚导线端子的端部与电路基板接合。由此，将电源电路与控制电路电连接。

而且，成为在导热性部件直接安装功率元件，使在功率元件产生的热量经由壁面散热的结构。

专利文献1：日本特开2012－090412号公报

虽然在专利文献1未进行记载，但成为控制电路的电路基板一般而言使用树脂基板或者玻璃陶瓷基板。

玻璃陶瓷基板的烧制温度较低，能够利用作为低电阻导体的Ag、Cu形成内层、表层布线，所以信号传送损耗较小而优选。

另外，作为电源电路所使用的电路基板，能够使用DCB(Direct Copper Bonding：直接铜键合)基板，或者AMC(Active Metal brazed Copper：活性金属钎焊)基板(以后仅记载为“DCB基板”)。

这是在氧化铝等高导热陶瓷基板的表面形成厚铜布线，并在背面形成厚铜散热板的部件。

若专利文献1的电源电路使用DCB基板，则成为在DCB基板表面的厚铜布线安装裸(bare)的功率元件，并将背面的厚铜散热板与导热部件接合的结构。

这样的以往技术的电力转换部的构成成为将电源电路与控制电路分离的“电源/控制分离型”。但是，若为该构成，则电力转换部的大小变大，不能够使电气设备小型化。因此，从电气·电子设备市场来看，要求能够与使电源电路与控制电路一体化的“电源/控制一体”的电力转换部对应的电路基板。

在想要使电源电路与控制电路一体化的情况下，作为成为选择项的电路基板考虑作为控制电路使用的树脂基板或者玻璃陶瓷基板，或者作为电源电路使用的DCB基板。

但是，树脂基板的耐热性较低，所以不能够与由能够进行高温工作的宽带隙半导体(SiC、GaN)构成的功率元件对应。另外，树脂基板的导热率较低，所以不能够高效地对在功率元件产生的热量进行散热。

玻璃陶瓷基板不能够形成电源电路所需要的大电流对应的厚铜布线。另外，玻璃陶瓷基板的导热率也较低，所以不能够高效地对在功率元件产生的热量进行散热。并且，玻璃陶瓷基板的断裂韧性值较低，所以若安装功率元件，则由于与功率元件、安装部件的热膨胀系数差、以及由于功率元件的工作·非工作的局部的冷热所产生的重复应力，而在功率元件的周围产生微小龟裂，不能够保持安装强度。

另一方面，DCB基板对表面的厚铜板进行蚀刻来进行布线形成，所以不能够形成微小布线，并且，不能够形成内层布线，所以不适合成为复杂的布线网的控制电路。即，对于能够与“电源/控制一体”的电力转换部对应的电路基板的市场要求，有以往的电路基板不能够进行应对这样的问题。