[发明专利]接合体的制造方法、自带散热器的功率模块用基板的制造方法及散热器的制造方法

说明书

一种接合体的制造方法，所述接合体接合由铜或铜合金构成的铜部件(13B)及由Si浓度在1质量％以上且25质量％以下的范围内的铝合金构成的铝部件(31)而成，所述接合体的制造方法的特征在于，在接合前的铝部件中，将与铜部件的接合面的Si相的圆当量直径D90设为1μm以上且8μm以下的范围内，且将该铝部件与铜部件进行固相扩散接合。

技术领域

本发明涉及一种接合由含有较多的Si的铝合金构成的铝部件及由铜或铜合金构成的铜部件而成的接合体的制造方法、在绝缘层的一面形成有电路层的功率模块用基板中接合有散热器的自带散热器的功率模块用基板的制造方法及在散热器主体上形成有铜部件层的散热器的制造方法。

本申请主张基于2015年3月11日于日本申请的专利申请2015-048151号及2016年2月12日于日本申请的专利申请2016-025164号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

在LED、功率模块等半导体装置中，具备在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件的结构。

在为了控制风力发电、电动汽车及混合动力汽车等而使用的大电力控制用的功率半导体元件中，其发热量较多。因此，作为搭载这种功率半导体元件的基板，以往广泛使用功率模块用基板，该功率模块用基板具备由例如AlN(氮化铝)、Al₂O₃(氧化铝)等构成的陶瓷基板及在该陶瓷基板的一面接合导电性优异的金属板而形成的电路层。另外，作为功率模块用基板，还提供有在陶瓷基板的另一面形成金属层的功率模块用基板。

例如，在专利文献1所示的功率模块中，被设为如下结构：具备功率模块用基板，在陶瓷基板的一面及另一面形成有由Al构成的电路层及金属层；及半导体元件，通过焊料接合于该电路层上。

并且，具备如下结构：在功率模块用基板的下侧接合有散热器，且经由散热器向外部发散从半导体元件传递至功率模块用基板侧的热。

但是，如专利文献1所记载的功率模块，在由Al构成电路层及金属层的情况下，由于在表面形成Al的氧化皮膜，因此无法通过焊料来接合半导体元件、散热器。

因此，例如如专利文献2所公开，以往，在电路层及金属层的表面通过化学镀等而形成镀Ni膜之后，焊锡接合半导体元件、散热器等。

并且，在专利文献3中提出有代替焊料而使用包含氧化银粒子及由有机物形成的还原剂的氧化银浆料，从而将电路层与半导体元件及金属层与散热器进行接合的技术。

然而，如专利文献2所记载，在电路层及金属层表面形成镀Ni膜而成的功率模块用基板中，在将半导体元件及散热器进行接合之前的过程中镀Ni膜的表面由于氧化等而劣化，有可能与通过焊料进行接合的半导体元件及散热器的接合可靠性降低。在此，若散热器与金属层的接合不够充分，则有可能热阻上升且散热特性降低。并且，在镀Ni工序中，有时进行掩模处理，以免在不需要的区域形成镀Ni层而发生电蚀等问题。如此，在进行掩模处理之后进行镀层处理的情况下，在电路层表面及金属层表面形成镀Ni膜的工序中需要极大的劳力，存在导致功率模块的制造成本大幅增加的问题。

并且，如专利文献3所记载，在使用氧化银浆料将电路层与半导体元件及金属层与散热器进行接合的情况下，Al与氧化银浆料的烧成体的接合性较差，因此需要预先在电路层表面及金属层表面形成Ag基底层。在通过进行镀层来形成Ag基底层的情况下，与镀Ni同样地存在需要极大的劳力的问题。

因此，在专利文献4中提出有将电路层及金属层作为Al层与Cu层的层叠结构的功率模块用基板。在该功率模块用基板中，在电路层及金属层的表面配置有Cu层，因此能够使用焊料良好地接合半导体元件和散热器。因此，层叠方向的热阻变小，能够将从半导体元件中生成的热有效地传递至散热器侧。