[發明專利]絕緣電路基板及帶冷卻槽部的絕緣電路基板

有效

• 申請號: 200680001216.3
• 申請日: 2006-09-15
• 公開（公告）號: CN101061580A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 黑光祥郎;鳥海誠;長友義幸;石塚博彌;馬場陽一郎;渡邊智之;安井卓也
• 申請（專利權）人: 三菱麻鐵里亞爾株式會社;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L23/40
• 分類號: H01L23/40;H01L23/473;H01L25/07;H01L25/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及對大電流、高電壓進行控制的半導體裝置所使用的絕緣電路基板及帶冷卻槽(cooling?sink)部的絕緣電路基板。

本申請主張2005年9月15日分別申請的日本國專利申請第2005—268093號、日本國專利申請第2005—268094號以及日本國專利申請第2005—268095號的優先權，并將其內容援用與此。

背景技術

作為這種帶冷卻槽部的絕緣電路基板，例如有下述專利文獻1所公開的基板，該基板的概略構成包括：具有由陶瓷等形成的絕緣板、接合在所述絕緣板的一方表面的電路板、和接合在所述絕緣板的另一方表面的金屬板的絕緣電路基板，以及在所述金屬板的與接合于所述絕緣板的表面相反側的下表面設置的冷卻部，半導體芯片通過焊錫層接合在所述電路板的表面。

所述冷卻部具備散熱板和在內部被供給制冷劑的冷卻槽部，這些散熱板和冷卻槽部通過在二者之間夾設熱傳導性潤滑油(例如硅潤滑油)并利用螺栓緊固而構成連接的結構。而且，所述冷卻部的散熱板經由焊錫層與所述金屬板接合。

可是，近年來隨著在所述帶冷卻槽部的絕緣電路基板中的電路板的表面接合半導體芯片而構成的電源模塊(power?module)的高輸出化，愈發要求不降低構成該電源模塊的所述各構成要素之間的接合可靠性，且降低該電源模塊層疊方向的總計熱電阻。但是，所述熱傳導性潤滑油成為阻礙所述總計熱電阻降低的主要原因。

專利文獻1：特開平8—264680號公報

發明內容

本發明鑒于上述情況而提出，其目的在于，提供一種不降低各構成要素之間的接合可靠性，能夠降低層疊方向的總計熱電阻的絕緣電路基板和帶冷卻槽部的絕緣電路基板。

為了實現上述目的，本發明絕緣電路基板的第一方式具備：絕緣板、與所述絕緣板的一方表面接合的電路板、和與所述絕緣板的另一方表面接合的金屬板，半導體芯片經由第一焊錫層接合在所述電路板的表面，且冷卻槽部經由第二焊錫層接合在所述金屬板的與接合于所述絕緣板的表面相反側的下表面，所述電路板由純度99.98％以上的Al合金或純Al形成，所述金屬板由純度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成。

在本發明絕緣電路基板的第一方式中，所述電路板由純度99.98％以上的Al合金或純Al形成，所述金屬板由純度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成。因此，不需要夾設熱傳導性潤滑油，而且即使降低接合界面數量，形成層疊方向的總計熱電阻被降低的電源模塊，通過經由所述第二焊錫層將所述金屬板直接與冷卻槽部接合，也能夠抑制龜裂在所述第一、第二焊錫層中產生及發展。

即，如果所述電路板由純度99.98％以上的Al合金或純Al形成，則在熱循環作用于電源模塊時，會使大的形變蓄積于電路板，能夠抑制蓄積在所述第一焊錫層中的形變量，從而可抑制龜裂在該第一焊錫層中產生及發展。

另外，如果所述金屬板由純度98.00％以上99.90％以下的Al合金形成，則在熱循環作用于電源模塊時，通過蓄積于金屬板的形變能夠使該金屬板加工硬化。因此，可以使絕緣板在絕緣電路基板整體的熱變形舉動中占據的貢獻度減少，另一方面會增大金屬板的貢獻度。因此，該絕緣電路基板整體的熱膨脹系數外觀上增大，與所述冷卻槽部的熱膨脹系數之差減小，能夠使蓄積于所述第二焊錫層的形變量減少，從而可抑制龜裂在該第二焊錫層中產生及發展。

綜上所述，可提供一種不會降低構成電源模塊的所述各構成要素之間的接合可靠性，能夠降低該電源模塊層疊方向的總計熱電阻的絕緣電路基板。

所述電路板的厚度(a)可以被設為0.2mm以上0.8mm以下，而且所述金屬板的厚度(b)被設為0.6mm以上1.5mm以下，且a/b≤1。

該情況下，可以進一步緩和在所述第一、第二焊錫層中產生的應力。

即，所述金屬板的厚度(b)為0.6mm以上1.5mm以下，且a/b≤1，其厚度被加厚。該情況下，即使熱膨脹系數小的絕緣板與金屬板的上表面接合，使得金屬板上表面側的熱變形被該絕緣板束縛，也能夠抑制金屬板下表面側的熱變形被絕緣板束縛。另外，所述電路板的厚度(a)為0.2mm以上0.8mm以下，且a/b≤1，其厚度被減薄。該情況下，通過在該電路板的上下表面分別接合熱膨脹系數小的半導體芯片和絕緣板，能夠無偏差地均等束縛該電路板的熱變形。