[发明专利]绝缘基板用包覆材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于半导体元件散热的绝缘基板用包覆材料、其制造方法、半导体模块用基底（基座：base）、以及半导体模块。

此外，在本说明书中，“板”这一术语以包含“箔”的意思来使用。

背景技术

功率半导体模块等半导体模块，释放由于半导体元件的工作而从半导体元件产生的热，所以具备散热部件（例如热沉、冷却器）。而且，在该半导体模块中，在半导体元件与散热部件之间配置有用于使从半导体元件产生的热传递到散热部件的散热用绝缘基板。该绝缘基板，虽然是热的导体，但作为电绝缘体而发挥作用，具体而言，具备作为电绝缘层的陶瓷层和在其单面上接合的包括布线层（电路层）的金属层（例如参照专利文献1～4）。而且，在绝缘基板的金属层上通过软钎焊而接合有半导体元件。

作为布线层，近年来开始使用由Al或Al合金形成的Al层。其原因在于Al层的电特性以及热特性优异，另外能够实现绝缘基板制造成本的降低。

但是，Al层的软钎料接合性差。因此，在布线层为Al层的情况下，在绝缘基板的金属层上形成例如镀Ni层作为Ni层，以使得能够在绝缘基板上通过软钎焊来接合半导体元件。

这里，关于在绝缘基板的金属层上形成的镀Ni层等Ni层，在其厚度为约数μm的情况下，由于在通过硬钎焊来接合绝缘基板与散热部件时所施加的热、和/或通过软钎焊在绝缘基板上接合半导体元件时所施加的热，在Ni层的表面产生大的凹凸，其结果，有时实质上无法实现半导体元件向绝缘基板的安装。因此，Ni层的厚度优选比较厚，如果详述则特别优选为15μm以上。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2004-328012号公报

专利文献2:日本特开2004-235503号公报

专利文献3:日本特开2006-303346号公报

专利文献4:日本特开2009-147123号公报

发明内容

然而，在半导体模块中，伴随半导体元件的工作，半导体元件的温度会从室温上升至150～300℃。因此，在每次半导体元件工作时，在绝缘基板中都会发生从室温到半导体元件的工作温度的温度变化。由于该温度变化和/或其反复（即冷热循环），在绝缘基板上产生起因于构成绝缘基板的各层的热膨胀差的热应力，由于该热应力，有时发生绝缘基板的翘曲、绝缘基板中的各接合界面的开裂、剥离等不良情况。尤其是，在Ni层的厚度较厚的情况下，这样的不良情况容易发生。

而且，在使Ni层与Al层相互相邻地接合的情况下，在Ni层与Al层之间（即，Ni层与Al层的接合界面）形成强度弱的合金层，在该合金层中容易发生开裂和剥离等不良情况。

本发明是鉴于上述的技术背景而作出的，其目的在于提供在上述那样的绝缘基板中使用的、软钎料接合性良好且能够防止接合界面的开裂和剥离等不良情况的发生的包覆材料（复合材：cladding material）、其制造方法、半导体模块用基底、以及半导体模块。

本发明提供下面的技术方案。

（1）一种绝缘基板用包覆材料，其特征在于，

在表面被接合半导体元件的由Ni或Ni合金形成的Ni层与在所述Ni层的一侧配置的由Ti或Ti合金形成的Ti层通过包覆轧制（复合轧制）而接合，并且，

在所述Ni层与所述Ti层之间介有Ni-Ti系超弹性合金层，所述Ni-Ti系超弹性合金层是所述Ni层的构成元素的至少Ni与所述Ti层的构成元素的至少Ti合金化而生成的，

所述Ti层与在所述Ti层的与所述Ni层配置侧相反的一侧配置的由Al或Al合金形成的第一Al层相互相邻并通过包覆轧制而接合。

（2）根据前项1所述的绝缘基板用包覆材料，在所述Ni层与所述Ti层通过温或热包覆轧制而接合之后，所述Ti层与所述第一Al层通过冷或温包覆轧制而接合。

（3）根据前项1或2所述的绝缘基板用包覆材料，所述第一Al层与在所述第一Al层的与所述Ti层配置侧相反的一侧配置的钎料层通过包覆轧制而接合。

（4）根据前项1～3的任一项所述的绝缘基板用包覆材料，所述第一Al层由纯度为99.99质量%以上的Al形成。

（5）一种绝缘基板，其特征在于，具备：陶瓷层、在所述陶瓷层的一侧配置的第1金属层和在所述陶瓷层的与所述第1金属层配置侧相反的一侧配置的第2金属层，

所述第1金属层与所述陶瓷层接合，并且，

所述陶瓷层与所述第2金属层接合，

所述第1金属层包含前项1～3的任一项所述的包覆材料。

（6）根据前项5所述的绝缘基板，