[发明专利]功率模块用基板的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制大电流、高电压的半导体装置中所使用的功率模块用基板的制造方法。

本申请主张基于2012年12月17日申请的日本专利申请2012-275157号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

作为以往的功率模块用基板，已知有在陶瓷基板的一面层叠成为电路层的金属板，而在陶瓷基板的另一面层叠成为散热层的金属板的结构的基板。而且，在该电路层上焊接半导体芯片等电子零件，并且在散热层上接合散热器(heat sink)。

这种功率模块用基板中，成为电路层的金属板有时会使用电特性优良的铜，而成为散热层的金属板有时会为了减缓与陶瓷基板之间的热应力而使用铝。

例如，专利文献1中公开一种电路基板，其陶瓷基板的一面与铜板接合，另一面与铝板接合。此时，陶瓷基板与铜板通过使用了活性金属的钎料而接合，陶瓷基板与铝板通过Al-Si系钎料而接合。当使用Ag-Cu-Ti系活性金属钎料时，接合温度为800～930℃、而使用Al-Si系钎料时，接合温度为500～650℃。

专利文献1：日本专利公开2003-197826号公报

如专利文献1所记载的那样，当将陶瓷基板与铜板通过使用了活性金属的钎焊而接合时，是以800～930℃接合，因此在陶瓷基板的另一面会形成氧化膜。在该氧化膜形成的状态下，即使钎焊散热层，也会因为氧化膜的存在，而有可能造成在陶瓷基板与散热层的接合界面发生剥离。

尤其，在陶瓷基板与散热层的接合界面当中，承受最多热应力的周缘部会有剥离加剧的可能性。并且，在散热层与散热器之间使用助焊剂而进行钎焊时，由于助焊剂具有去除氧化膜的效果，因此存在陶瓷基板与散热层的接合界面的周缘部的氧化膜被助焊剂侵蚀，使得陶瓷基板与散热层的接合界面的剥离进一步加剧的问题。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于尤其在散热器接合时抑制陶瓷基板与散热层的剥离。

本发明的功率模块用基板的制造方法，其具有：电路层接合工序，在陶瓷基板的一面，钎焊由铜构成的电路层；散热层接合工序，在所述陶瓷基板的另一面，钎焊由铝构成的散热层；及表面处理工序，在所述电路层接合工序之后、所述散热层接合工序之前，使所述陶瓷基板的所述另一面的氧化膜厚度，至少在所述陶瓷基板与所述散热层的接合预定区域的周缘部，成为3.2nm以下，制造出具有所述陶瓷基板、与该陶瓷基板的所述一面接合的所述电路层及与所述陶瓷基板的所述另一面接合的所述散热层的功率模块用基板。

本发明中，在接合散热层之前，在陶瓷基板与散热层的接合预定区域的周缘部会使氧化膜的厚度成为3.2nm以下，由此能够在陶瓷基板与散热层的接合界面减少剥离。而且，当使用助焊剂来钎焊时，能够抑制助焊剂对于陶瓷基板与散热层的接合界面的侵蚀。

在本发明的功率模块用基板的制造方法中，所述表面处理工序中，可将所述陶瓷基板的所述另一面以选自盐酸、硝酸、硫酸中的一种以上的酸进行清洗。

当清洗陶瓷基板表面时，若使用碱则会侵蚀陶瓷基板。并且，若通过喷砂处理等机械性处理，则应力会残留在表面部，而有可能成为导致裂痕等的原因。在酸当中，尤其盐酸的氧化作用较弱，且即使附着于电路层也不会侵蚀，因此适合用于去除氧化膜的表面处理。

根据本发明的功率模块用基板的制造方法，是在电路层与陶瓷基板的接合即高温加热处理后，对陶瓷基板施加表面处理，使表面的氧化膜成为规定厚度以下之后再接合散热层，因此在陶瓷基板与散热层的接合界面能够制造出接合可靠性高的功率模块用基板。

附图说明

图1是本发明所涉及的功率模块用基板的制造方法的流程图。

图2是表示使用本发明的制造方法而制造的功率模块的剖视图。

图3是表示本发明的制造方法中所使用的加压夹具例子的侧视图。

图4是表示氧化膜厚度的测定处的主视图。

具体实施方式

以下，对本发明所涉及的功率模块用基板的制造方法的实施方式进行说明。

图2所示的功率模块100由功率模块用基板10、搭载于功率模块用基板10表面的半导体芯片等电子零件20、及与功率模块用基板10的背面接合的散热器30构成。

功率模块用基板10中，在陶瓷基板11的一面(电路层面)，电路层12在厚度方向层叠，而在陶瓷基板11的另一面(散热层面)，散热层13以在厚度方向层叠的状态被接合。