[发明专利]金属-陶瓷接合基板及其制造方法

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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

发明内容

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。

本发明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。

本发明提供一种金属-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。