[发明专利]带散热片的功率模块用基板及其制造方法、以及带散热片的功率模块、功率模块用基板

说明书

技术领域

本发明涉及在对大电流、高电压进行控制的半导体装置中所使用的带散热片的功率模块用基板及其制造方法、以及带散热片的功率模块、功率模块用基板。

本申请基于2008年3月17日申请的JP2008-67344号以及2008年9月12日申请的JP2008-234997号主张优先权，并且，将其内容援引到此处。

背景技术

以往，公知在对大电流、高电压进行控制的半导体装置中所使用的带散热片的功率模块用基板。作为这种功率模块用基板，广泛提出如下结构：在绝缘基板的一个面(第一面)形成由铝构成的电路层，在绝缘基板的另一个面(第二面)形成由铝构成的金属层，散热片的顶板部接合到该金属层的表面。例如，在专利文献1以及专利文献2中示出了这样的功率模块用基板。

这样的带散热片的功率模块利用如下方法制造：将绝缘基板、电路层以及金属层分别进行接合，形成功率模块用基板之后，将该功率模块用基板与散热片接合。

在该带散热片的功率模块用基板中，使用软钎料将半导体芯片等电子部件接合到所述电路层。

专利文献1：特许第3171234号公报

专利文献2：特开平10-065075号公报

但是，在所述的带散热片的功率模块用基板中，在位于绝缘基板的第二面上的金属层以及散热片的顶板部的合计厚度较小的情况下，弯曲刚性变低，有时会产生翘曲。

在最近的带散热片的功率模块中，存在如下倾向：小型化以及薄壁化推进，此外，电子部件的发热量上升。

为了提高散热片的冷却能力，也使用顶板部的厚度较小的散热片。

因此，产生如下问题：位于绝缘基板的第二面上的金属层以及散热片的顶板部的合计厚度变小，发生所述的翘曲。

此外，在专利文献1所记载的带散热片的功率模块中，通过在两面形成有由Al-Si系焊料构成的熔点降低层的铝箔，将金属层和散热片接合。

因此，在铝箔与金属层的接合界面以及铝箔与散热片的接合界面，形成含有很多Si的硬度较高的部分。

当这样在位于绝缘基板的第二面上的金属层以及散热片上形成有硬度较高的部分时，在硬度较高的部分，金属层或者散热片的顶板部被约束。

因此，存在如下情况：例如，在将功率模块用基板与散热片接合时，即便向它们的层叠方向加压，金属层也被硬度较高的部分约束，变形不充分，不能够抑制翘曲。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够抑制翘曲的发生的带散热片的功率模块用基板及其制造方法、以及带散热片的功率模块。

为了解决这样的课题，达成所述目的，本发明的第一方式的带散热片的功率模块用基板具有：功率模块用基板，该功率模块用基板具备具有第一面以及第二面的绝缘基板、在所述第一面形成的电路层、在所述第二面形成的金属层；散热片，与所述金属层直接接合，对所述功率模块用基板进行冷却。在使所述电路层的厚度为A、使所述金属层的厚度为B的情况下，比率B/A设定在1.5≤B/A≤20的范围内。

在该结构的带散热片的功率模块用基板中，如上所述，比率B/A设定在1.5≤B/A≤20的范围内，即，将与散热片接合的金属层的厚度设定得比电路层的厚度大。根据该结构，即便在使用顶板部的厚度较小的散热片的情况下，也能够使位于绝缘基板的第二面上的金属层以及散热片的顶板部的合计厚度比较大，能够抑制翘曲的发生。

此外，较厚的金属层与散热片直接接合，所以，在将功率模块用基板和散热片接合时在其层叠方向上对功率模块用基板和散热片进行加压，由此，能够使金属层充分变形，能够抑制翘曲。

这里，若电路层的厚度A和金属层的厚度B的比率B/A小于1.5，则不能充分得到所述效果。

另一方面，若电路层的厚度A和金属层的厚度B的比率B/A超过20，则金属层成为热电阻，利用散热片进行的冷却变得不充分。

因此，优选电路层的厚度A和金属层的厚度B的比率B/A设定在1.5≤B/A≤20的范围内。

此外，在本发明中，优选所述金属层在与所述散热片接合之前的状态下由纯度99.99％以上的铝构成。根据该结构，金属层的变形电阻较小，在与散热片接合时进行加压，能够使金属层充分变形，能够可靠地抑制翘曲的发生。