[发明专利]绝缘电路基板及带冷却槽部的绝缘电路基板

说明书

技术领域

本发明涉及对大电流、高电压进行控制的半导体装置所使用的绝缘电路基板及带冷却槽(cooling sink)部的绝缘电路基板。

本申请主张2005年9月15日分别申请的日本国专利申请第2005—268093号、日本国专利申请第2005—268094号以及日本国专利申请第2005—268095号的优先权，并将其内容援用与此。

背景技术

作为这种带冷却槽部的绝缘电路基板，例如有下述专利文献1所公开的基板，该基板的概略构成包括：具有由陶瓷等形成的绝缘板、接合在所述绝缘板的一方表面的电路板、和接合在所述绝缘板的另一方表面的金属板的绝缘电路基板，以及在所述金属板的与接合于所述绝缘板的表面相反侧的下表面设置的冷却部，半导体芯片通过焊锡层接合在所述电路板的表面。

所述冷却部具备散热板和在内部被供给制冷剂的冷却槽部，这些散热板和冷却槽部通过在二者之间夹设热传导性润滑油(例如硅润滑油)并利用螺栓紧固而构成连接的结构。而且，所述冷却部的散热板经由焊锡层与所述金属板接合。

可是，近年来随着在所述带冷却槽部的绝缘电路基板中的电路板的表面接合半导体芯片而构成的电源模块(power module)的高输出化，愈发要求不降低构成该电源模块的所述各构成要素之间的接合可靠性，且降低该电源模块层叠方向的总计热电阻。但是，所述热传导性润滑油成为阻碍所述总计热电阻降低的主要原因。

专利文献1：特开平8—264680号公报

发明内容

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种不降低各构成要素之间的接合可靠性，能够降低层叠方向的总计热电阻的绝缘电路基板和带冷却槽部的绝缘电路基板。

为了实现上述目的，本发明绝缘电路基板的第一方式具备：绝缘板、与所述绝缘板的一方表面接合的电路板、和与所述绝缘板的另一方表面接合的金属板，半导体芯片经由第一焊锡层接合在所述电路板的表面，且冷却槽部经由第二焊锡层接合在所述金属板的与接合于所述绝缘板的表面相反侧的下表面，所述电路板由纯度99.98％以上的Al合金或纯Al形成，所述金属板由纯度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成。

在本发明绝缘电路基板的第一方式中，所述电路板由纯度99.98％以上的Al合金或纯Al形成，所述金属板由纯度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成。因此，不需要夹设热传导性润滑油，而且即使降低接合界面数量，形成层叠方向的总计热电阻被降低的电源模块，通过经由所述第二焊锡层将所述金属板直接与冷却槽部接合，也能够抑制龟裂在所述第一、第二焊锡层中产生及发展。

即，如果所述电路板由纯度99.98％以上的Al合金或纯Al形成，则在热循环作用于电源模块时，会使大的形变蓄积于电路板，能够抑制蓄积在所述第一焊锡层中的形变量，从而可抑制龟裂在该第一焊锡层中产生及发展。

另外，如果所述金属板由纯度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成，则在热循环作用于电源模块时，通过蓄积于金属板的形变能够使该金属板加工硬化。因此，可以使绝缘板在绝缘电路基板整体的热变形举动中占据的贡献度减少，另一方面会增大金属板的贡献度。因此，该绝缘电路基板整体的热膨胀系数外观上增大，与所述冷却槽部的热膨胀系数之差减小，能够使蓄积于所述第二焊锡层的形变量减少，从而可抑制龟裂在该第二焊锡层中产生及发展。

综上所述，可提供一种不会降低构成电源模块的所述各构成要素之间的接合可靠性，能够降低该电源模块层叠方向的总计热电阻的绝缘电路基板。

所述电路板的厚度(a)可以被设为0.2mm以上0.8mm以下，而且所述金属板的厚度(b)被设为0.6mm以上1.5mm以下，且a/b≤1。

该情况下，可以进一步缓和在所述第一、第二焊锡层中产生的应力。

即，所述金属板的厚度(b)为0.6mm以上1.5mm以下，且a/b≤1，其厚度被加厚。该情况下，即使热膨胀系数小的绝缘板与金属板的上表面接合，使得金属板上表面侧的热变形被该绝缘板束缚，也能够抑制金属板下表面侧的热变形被绝缘板束缚。另外，所述电路板的厚度(a)为0.2mm以上0.8mm以下，且a/b≤1，其厚度被减薄。该情况下，通过在该电路板的上下表面分别接合热膨胀系数小的半导体芯片和绝缘板，能够无偏差地均等束缚该电路板的热变形。