[发明专利]功率模块用基板的制造方法

说明书

本发明的功率模块用基板中，由铜或铜合金构成的铜板层叠并接合于陶瓷基板(11)的表面，在所述铜板与所述陶瓷基板(11)之间，氮化物层(31)形成于所述陶瓷基板(11)的表面，在所述氮化物层与所述铜板之间形成有厚度为15μm以下的Ag‑Cu共晶组织层(32)。

技术领域

本发明涉及一种在控制大电流、高电压的半导体装置中所使用的功率模块用基板、自带散热器的功率模块用基板、功率模块、功率模块用基板的制造方法以及铜部件接合用浆料。

本申请基于2012年2月1日在日本申请的专利申请2012-020171号、2012年2 月1日在日本申请的专利申请2012-020172号、2012年12月6日在日本申请的专利申请2012-267298号以及2012年12月6日在日本申请的专利申请2012-267299号主张优先权，并将其内容援用于本说明书中。

背景技术

在半导体元件中，用于供给电力的功率模块的发热量比较高，因此作为搭载该功率模块的基板，例如使用如下功率模块用基板，其具备：由AlN(氮化铝)、Al₂O₃(氧化铝)、Si₃N₄(氮化硅)等构成的陶瓷基板；在该陶瓷基板的一面侧接合第一金属板而构成的电路层；及在陶瓷基板的另一面侧接合第二金属板而构成的金属层。

在这种功率模块基板中，功率元件等半导体元件经由焊材搭载于所述电路层上。

专利文献1中提出将铝板用作第一金属板(电路层)及第二金属板(金属层)而成的功率模块用基板。

专利文献2、3中提出一种功率模块用基板，该功率模块用基板将第一金属板(电路层)以及第二金属板(金属层)作为铜板，并通过使用Ag-Cu-Ti系钎料的活性金属法将所述铜板接合于陶瓷基板。

专利文献1：日本专利第3171234号公报

专利文献2：日本专利公开昭60-177634号公报

专利文献3：日本专利第3211856号公报

在专利文献1所记载的功率模块用基板中，将铝板用作构成电路层的第一金属板。与铜相比，铝的导热率低，因此在将铝板用作电路层的情况下，与使用铜板的情况相比，无法使来自搭载于电路层上的电气部件等发热体的热量扩散并发散。因此，在功率密度因电子部件的小型化和高输出化而上升时有可能无法充分地发散热量。

在专利文献2、3中，由铜板构成电路层，因此能够有效地发散来自搭载于电路层上的电气部件等发热体的热量。如专利文献2、3所记载，通过活性金属法接合铜板和陶瓷基板的情况下，Ag-Cu-Ti系钎料通过Cu和Ag的反应而熔融并凝固于铜板和陶瓷基板的接合部，从而铜部件和陶瓷部件被接合，并且形成Ag-Cu共晶组织层。

所述Ag-Cu共晶组织层非常硬，因此当冷热循环加载于上述功率模块用基板时，在因陶瓷基板和铜板的热膨胀系数之差而引起的剪切应力作用时，存在Ag-Cu共晶组织层不变形而陶瓷基板上产生破裂的问题。

发明内容

本发明是鉴于所述问题而提出的，其目的在于提供一种由铜或铜合金构成的铜板接合于陶瓷基板而成且能够抑制冷热循环负载时陶瓷基板产生破裂的功率模块用基板、自带散热器的功率模块用基板、功率模块、功率模块用基板的制造方法以及铜部件接合用浆料。

为了解决所述课题，本发明的一种方式的功率模块用基板，在陶瓷基板的表面层叠并接合由铜或铜合金构成的铜板，在所述铜板与所述陶瓷基板之间，氮化物层形成于所述陶瓷基板的表面，在所述氮化物层与所述铜板之间形成有厚度为15μm以下的Ag-Cu共晶组织层。