[发明专利]带散热器的绝缘电路基板的制造方法

说明书

本发明提供一种带散热器的绝缘电路基板的制造方法，所述带散热器的绝缘电路基板具备绝缘电路基板、及被接合至该绝缘电路基板的所述金属层侧的散热器，所述金属层由铝构成，所述散热器与所述绝缘电路基板的接合面由固相线温度为650℃以下的铝合金构成，所述带散热器的绝缘电路基板的制造方法具备形成合金元素高浓度部的合金元素高浓度部形成工序(S02)及接合散热器的散热器接合工序(S03)，所述包层材料的所述芯材的厚度ta与钎料层的厚度tb之比tb/ta设在0.1以上且0.3以下的范围内。

技术领域

本发明涉及一种带散热器的绝缘电路基板的制造方法，该带散热器的绝缘电路基板具备在绝缘层的一个面形成有电路层并且在所述绝缘层的另一个面形成有金属层的绝缘电路基板、及被接合至该绝缘电路基板的所述金属层侧的散热器(heatsink)。

本申请案基于2018年3月27日于日本申请的专利申请2018-059917号而主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

在功率模块、LED模块及热电模块中，会作成如下结构：在绝缘电路基板上接合有功率半导体元件、LED元件及热电元件，该绝缘电路基板中，在绝缘层的一个面形成有由导电材料形成的电路层。

例如，关于为了控制风力发电、电动汽车、混合动力汽车等的大功率控制用功率半导体元件，由于运行时的发热量多，因此作为搭载其的基板，例如，一直以来广泛使用具备陶瓷基板及电路层的绝缘电路基板，该陶瓷基板由氮化铝、氮化硅等形成，该电路层为将导电性优异的金属板接合于该陶瓷基板的一个面而形成。作为绝缘电路基板，还提供一种将金属板接合于陶瓷基板的另一个面而形成有金属层的绝缘电路基板。

例如，专利文献1中，公开了一种在陶瓷基板的一个面及另一个面形成有由铝板或铜板形成的电路层及金属层的绝缘电路基板。

而且，设为如下结构：在绝缘电路基板的另一面侧接合有散热器，并将从半导体元件传递至绝缘电路基板侧的热量经由散热器发散到外部。

作为散热器的材料，广泛利用铝合金、例如如专利文献2所示的以AlSiC为代表的将铝或铝合金填充于碳化硅质部件中而得的铝基复合材料等铝系材料。

在由低固相线温度的铝合金构成散热器的情况下，能够设为结构相对复杂的形状，并能够提高散热特性。并且，在由将铝或铝合金充填于碳化硅质部件中而得的铝基复合材料构成散热器的情况下，热膨胀系数与绝缘电路基板近似，能够将冷热循环负载时的加热变形抑制为较低。

作为将由铝形成的金属层和由铝系材料形成的散热器进行接合的方法，例如在专利文献3中提出了一种如下的方法：在由铝形成的金属层及散热器之间配置由铜或铜合金形成的接合材料，并将金属层和接合材料、接合材料和散热器分别进行固相扩散接合。

专利文献1：日本专利第3171234号公报

专利文献2：日本特开2000-281468号公报

专利文献3：日本特开2014-060215号公报

然而，最近，随着推进功率模块的小型化/薄壁化，其使用环境也变得严峻，来自半导体元件的发热量增加，冷热循环的条件变得严峻，比以往更加要求接合可靠性优异，且散热特性优异的带散热器的绝缘电路基板。

上述绝缘电路基板中，作为金属层，使用变形阻力相对小的金属、例如纯度为99.99质量％以上的铝(4N铝)，由此能够通过金属层的变形而吸收冷热循环负载时的加热变形，并能够抑制绝缘层的破裂等。