[发明专利]自带散热器的功率模块用基板及其制造方法

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使用的自带散热器的功率模 块用基板及其制造方法。

本申请主张基于2013年10月10日申请的日本专利申请2013-212871号、2014 年1月8日申请的日本专利申请2014-1719号及日本专利申请2014-1720号优先权， 并将其内容援用于此。

背景技术

作为功率模块，使用一种在以氮化铝为代表的陶瓷基板上接合铝板，并在另一侧 通过铝板接合铝类散热器而成的自带散热器的功率模块用基板。

以往，自带散热器的功率模块用基板是如下制造的。首先，通过适于接合陶瓷基 板与铝板的钎料，在陶瓷基板的第一面及第二面层叠铝板，一边以规定压力加压，一 边加热至钎料熔融的温度以上的温度并进行冷却。由此，接合陶瓷基板与两个面的铝 板来制造功率模块用基板。

接着，在功率模块用基板的第二面侧的铝板，通过适于接合散热器与该铝板的钎 料来层叠散热器，一边以规定压力加压，一边加热至钎料熔融的温度以上并进行冷却。 由此，接合铝板与散热器来制造自带散热器的功率模块用基板。

接合于如此构成的自带散热器的功率模块用基板的第一面侧上的铝板形成为电路 层，在该电路层上通过焊锡材搭载有功率元件等电子零件。

制造这种自带散热器的功率模块用基板时，在接合陶瓷基板与铝板这种热膨胀系 数相异的部件的情况下，由于接合后进行冷却时的热收缩而产生翘曲。

作为解决该翘曲的措施，专利文献1中记载有对晶片或端子、散热板等进行焊接 等时，控制高温时的翘曲量及将陶瓷电路基板恢复至室温时的翘曲量的内容。

专利文献2中，一边使陶瓷基板弯折一边将电路用金属板与金属散热板进行接合， 以制造电路用金属板呈凹面而具有翘曲的电路基板。通常，将散热器与电路基板进行 接合的模块中，模块以成为平面的方式接合散热器而形成，并固定于固定零件来使用。 因此，专利文献2中记载有预先在电路基板的电路用金属板侧形成成为凹面的翘曲， 由此，将电路基板进行平坦地固定时，在电路基板上残留压缩应力，在组装模块时或 其实际使用中能够降低龟裂的产生、恶化。

专利文献3中记载有，金属散热板与金属电路板的体积比及厚度比是陶瓷电路基 板与散热器的焊料回流时所产生的翘曲的主要支配性因素，且通过将这些要素设为适 当的范围，能够在加热中形成优选的翘曲形状的内容。

如此，在电路基板中产生的翘曲，通过调整以陶瓷基板为中性轴而形成金属层的 散热器侧的铝板与散热器的板厚，得以抑制。

专利文献1：日本特开2003-273289号公报

专利文献2：日本特开平10-247763号公报

专利文献3：日本特开2006-245437号公报

就功率模块用基板而言，希望减少翘曲以满足作为功率模块的要求规格。如专利 文献1记载，作为功率模块用基板即使控制了翘曲，但作为搭载电子零件后的功率模 块也应减少翘曲。

接合有功率模块用基板与散热器的自带散热器的功率模块用基板中，一般在制造 时，以电路层为上侧产生凸状的翘曲(电路层表面呈凸面的变形)。然而，将自带散热 器的功率模块用基板通过润滑脂等而紧固于冷却器时，从良好地维持自带散热器的功 率模块用基板与冷却器的粘附性的观点看来，与相对于冷却器侧为凹状翘曲(以电路 层为上侧的凸状翘曲)相比优选相对于冷却器侧为凸状翘曲(电路层表面呈凹面的变 形)。并且，紧固冷却器后，在半导体元件的焊接等热处理过程中，优选自带散热器的 功率模块用基板的翘曲变形较少。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种减少自带散热器的功率模 块用基板制造时产生的翘曲，并能够抑制在制造后的热处理过程中产生翘曲的自带散 热器的功率模块用基板及其制造方法。