[发明专利]绝缘电路基板的制造方法、绝缘电路基板及热电转换模块

说明书

本发明的绝缘电路基板的制造方法具备：陶瓷‑铝接合工序，将铝材接合于所述陶瓷基板来形成铝层；钛材配设工序，在所述铝层或所述铝材的表面以所述电路图案的形状配设钛材；钛层形成工序，以在所述铝层或所述铝材的表面层叠有所述钛材的状态进行热处理，从而形成所述钛层；及蚀刻处理工序，将形成有所述钛层的所述铝层蚀刻成所述电路图案的形状。

技术领域

本发明涉及一种具备陶瓷基板及配设于该陶瓷基板的一个面且具有电路图案的电路层的绝缘电路基板的制造方法、绝缘电路基板及热电转换模块。

本申请主张基于2016年6月23日于日本申请的专利申请2016-124667号及2017年6月21日于日本申请的专利申请2017-121741号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

LED或功率模块等半导体装置或者热电转换模块构成为在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件或热电元件的结构。

为了控制风力发电、电动汽车、混合动力汽车等而使用的大功率控制用功率半导体元件的发热量多，因此作为搭载该功率半导体元件的基板，一直以来广泛利用例如具备由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个面接合导电性优异的金属板来形成的电路层的绝缘电路基板。另外，作为绝缘电路基板，还提供有在陶瓷基板的另一个面形成有金属层的绝缘电路基板。

例如，专利文献1中示出的功率模块构成为具备在陶瓷基板的一个面及另一个面形成有由Al构成的电路层及金属层的绝缘电路基板及经由焊锡材料接合于该电路层上的半导体元件的结构。

并且，构成为在绝缘电路基板的另一个面侧接合有散热器，经由散热器向外部发散从半导体元件传递至绝缘电路基板侧的热的结构。

但是，如专利文献1中记载的功率模块那样由Al构成电路层及金属层时，会在表面形成Al的氧化皮膜，因此无法通过焊锡材料直接接合半导体元件或散热器。

因此，以往例如如专利文献2中公开，在电路层及金属层的表面通过化学镀等形成Ni镀膜之后，焊接半导体元件或散热器。

并且，专利文献3中提出了如下的技术：即，作为焊锡材料的替代，使用包含氧化银粒子与由有机物构成的还原剂的氧化银浆料，接合电路层与半导体元件及金属层与散热器。

然而，如专利文献2中记载，对于在电路层表面及金属层表面形成有Ni镀膜的绝缘电路基板而言，在接合半导体元件及散热器为止的过程中，Ni镀膜的表面因氧化等而变差，经由焊锡材料接合的半导体元件及散热器的接合可靠性有可能下降。并且，在镀Ni工序中，有时进行遮蔽处理，以免在不必要的区域形成Ni镀层而产生电蚀等故障。如此，在进行遮蔽处理的基础上进行电镀处理时，在电路层表面及金属层表面形成Ni镀膜的工序中需要大量的劳动力，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所示那样使用氧化银浆料来接合电路层与半导体元件及金属层与散热器时，由于Al与氧化银浆料的烧成体之间的接合性差，因此需要预先在电路层表面及金属层表面形成Ag基底层。

因此，专利文献4中提出有将电路层构成为铝层与由铜、镍或银构成的金属部件层的层叠结构的绝缘电路基板。该绝缘电路基板构成为铝层与金属部件层经由钛层接合的结构。

并且，热电转换模块中的电路层由铝等构成时，导致铝向热电元件扩散，有可能导致热电元件的特性变差。因此，为了防止铝向热电元件扩散，考虑在电路层的表面形成钛层作为扩散防止层。

专利文献1：日本专利第3171234号公报

专利文献2：日本特开2004-172378号公报

专利文献3：日本特开2008-208442号公报

专利文献4：日本专利第5725060号公报