[发明专利]功率模块用基板的制造方法及功率模块用基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种在控制大电流、大电压的半导体装置中使用的功率模块用基板的制造方法及功率模块用基板。

背景技术

作为以往的功率模块已知有如下结构：在陶瓷基板的一面层叠形成导体图案层的金属板，在该导体图案层上焊接半导体芯片等电子组件，并且在陶瓷基板的另一面形成成为散热层的金属板，并在该散热层接合散热片。

用于该功率模块的功率模块用基板中，通过钎焊在陶瓷基板的表面接合金属板。例如，专利文献1中，通过挥发性有机介质的表面张力在陶瓷基板的表面临时固定钎材箔，并且以在该钎材箔的表面临时固定从基材冲孔的导体图案层的状态进行加热，使挥发性有机介质挥发，沿厚度方向对它们进行加压，由此形成钎焊金属板与陶瓷基板的功率模块用基板。

另一方面，作为这种功率模块用基板，除了要求作为绝缘基板的功能、作为散热基板的功能之外，随着近年的高集成化还要求作为配线基板的功能，因此正在研究进行多层化。

例如，专利文献2公开的金属-陶瓷接合基板(功率模块用基板)中，以多层结构设置形成有通孔用贯穿孔的多个陶瓷基板和介于这些陶瓷基板之间的铝制金属板。此时，金属板通过在铸型中向堆积的陶瓷基板上注入熔融金属并进行固化来形成，因此，在形成于陶瓷基板的贯穿孔内也会进入熔融金属并被固化，陶瓷基板两侧的金属板彼此通过该贯穿孔内的金属呈电性连接状态。

专利文献1：日本专利第4311303号公报

专利文献2：日本专利第4565249号公报

然而，注入熔融金属来制造的专利文献2所记载的方法中，若充满于陶瓷基板的贯穿孔的金属通过温度循环反复热伸缩，则存在由于与陶瓷基板的热膨胀系数之差而在两者之间产生剥离，或在陶瓷基板上产生裂纹等问题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种能够多层层叠陶瓷基板与金属板，并使陶瓷基板两侧的金属板成为连接状态，并且难以产生陶瓷基板与金属板之间的剥离或陶瓷基板的裂纹等的功率模块用基板的制造方法及功率模块用基板。

如专利文献1所记载的功率模块用基板那样，通过钎焊在陶瓷基板接合金属板的方法中，考虑当在陶瓷基板形成贯穿孔并通过贯穿孔的内部将陶瓷基板两侧的金属板设为连接状态时，在贯穿孔内配置连接用金属部件并将该金属部件钎焊于两个金属板。然而，陶瓷基板为烧结部件，由于烧结时的收缩产生的影响，其尺寸公差与金属制组件相比相当大。因此，向形成于这种陶瓷基板的贯穿孔插入金属部件并将该金属部件钎焊于两个金属板的方法中，因金属部件长度与陶瓷基板厚度的尺寸差的偏差，很难获得稳定的接合。基于这种见解，本发明采取以下解决手段。

本发明的功率模块用基板的制造方法，所述功率用基板交替层叠有多个陶瓷基板与金属板并进行接合，并且通过形成于陶瓷基板的贯穿孔使该陶瓷基板两侧的金属板成为连接状态，其特征在于，在层叠所述陶瓷基板及金属板时，向陶瓷基板的贯穿孔内插入长于该贯穿孔的柱状金属部件，在接合所述陶瓷基板与金属板时，加压所述金属部件使其塑性变形，通过所述金属部件接合所述陶瓷基板两侧的金属板。

使插入陶瓷基板的贯穿孔内的金属部件塑性变形而接合两个金属板，由此能够根据金属部件的塑性变形量调整陶瓷基板的厚度尺寸偏差，并能够获得稳定的接合。因此，可减少热应力的产生，并可防止产生剥离或裂纹等。

并且，本发明的制造方法中，优选以在所述金属部件与所述贯穿孔的内周面之间形成有间隙的状态接合所述金属板。由于在贯穿孔的内周面与金属部件之间形成间隙，金属并未充满贯穿孔内，所以即使通过温度循环反复热伸缩，也能够通过间隙吸收金属部件与陶瓷基板的热膨胀系数之差。

本发明的制造方法中，所述金属部件可以预先一体地立设于配置在所述陶瓷基板两侧的两个金属板中的其中一个的表面。此时，金属部件接合于另一个金属板。

或者，所述金属部件可以预先一体地立设于配置在所述陶瓷基板两侧的两个金属板各自的表面。此时，金属部件由2个部件构成，分别立设于两个金属板，在贯穿孔长度的中途位置接合。

另外，作为其他方法，所述金属部件可以在其长度方向的两端具有端面，并分别接合配置在所述陶瓷基板两侧的两个金属板。

本发明的功率模块用基板，其交替层叠有多个陶瓷基板与金属板并进行接合，并且通过形成于陶瓷基板的贯穿孔的内部，该陶瓷基板两侧的金属板成为连接状态，其特征在于，以插入所述贯穿孔内的金属部件塑性变形的状态，接合有所述陶瓷基板两侧的金属板。

并且，本发明的功率模块用基板，优选在所述金属部件与所述贯穿孔的内周面之间形成有间隙。