[發明專利]氮化硅質基板、及使用其的電路基板以及電子裝置

有效

• 申請號: 201180005905.2
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102714191A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 石峰裕作;森山正幸;小松原健司
• 申請（專利權）人: 京瓷株式會社
• 主分類號: H01L23/15
• 分類號: H01L23/15;H01L23/13;H05K1/02;H05K1/03
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 蔣亭

技術領域

本發明涉及成為放熱構件、電路構件的支承基板的氮化硅質基板。另外，涉及分別介由焊料而在由上述氮化硅質基板構成的支承基板的兩側的主面分別接合有以銅或鋁為主成分的電路構件及放熱構件的電路基板、以及在上述電路基板的電路構件上搭載有電子零件的電子裝置。

背景技術

近年來，作為半導體裝置的構成零件，使用的是在電路基板的電路構件上搭載有絕緣柵·雙極·晶體管(IGBT)元件、智能·功率·模塊(IPM)元件、金屬氧化膜型場效應晶體管(MOSFET)元件、發光二極管(LED)元件、旁路二極管(FWD)元件、電力·晶體管(GTR)元件、珀耳貼元件等半導體元件，升華型熱印刷頭元件，熱噴墨印刷頭元件等各種電子零件的電子裝置。

而且，作為設置搭載有電子零件的電路構件而制成的電路基板，是分別介由焊料在由絕緣性陶瓷構成的支承基板的兩側的主面接合有由熱傳導率高的金屬構成的電路構件及放熱構件而得的電路基板，作為由陶瓷構成的支承基板，熱傳導性和機械特性優異的氮化硅質基板受到關注。

作為這樣的氮化硅質基板，例如在專利文獻1中提出了具有如下所述的表面性狀的電路搭載用氮化硅基板，所述表面性狀為在實質上由氮化硅粒子和晶界相構成的氮化硅燒結體基板中，將該燒結體基板表面的氮化硅粒子與晶界相的總面積率設為100％時，上述氮化硅粒子的面積率為70～100％，露出于表面的氮化硅粒子的最大高度的山頂部與氮化硅粒子或晶界相的最低高度的谷底部的高低差(L)為1.5～15μm，中心線平均粗糙度(Ra)為0.2～5μm。

而且，作為對這樣的氮化硅基板的表面性狀進行調整的方法，記載了通過噴砂、噴丸(shot?blast)、噴粒(grid?blast)或水力清砂等機械加工而機械性地除去晶界相的方法。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：專利第3539634號公報

發明內容

發明所要解決的問題

但是，專利文獻1所提出的電路搭載用氮化硅基板為了調整表面性狀而需要通過噴砂、噴丸、噴粒或水力清砂等機械加工來機械性地除去晶界相，因此存在于氮化硅基板的表面的氮化硅粒子容易發生脫粒，另外，在通過上述的機械加工機械性地除去晶界相而得的氮化硅基板的表面，焊料難以進入到除去晶界相而形成的空隙中，因此，專利文獻1所提出的電路搭載用氮化硅基板并不是目前所需要的、充分具有與能夠抑制因半導體元件等電子零件的工作相伴的重復的冷熱循環引起的金屬電路板的剝離的高可靠性相應的接合強度的電路搭載用氮化硅基板。

本發明是為了解決上述課題而研究出的發明，提供能夠使分別將電路構件、放熱構件等由金屬形成的構件進行接合時的接合強度變高的氮化硅質基板、以及能夠通過使用上述氮化硅質基板來提高可靠性的電路基板和電子裝置。

解決課題的手段

本發明的氮化硅質基板的特征在于，在由氮化硅質燒結體形成的基板的主面一體化有含硅的多個粒狀體，從所述粒狀體的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結晶或柱狀結晶。

另外，本發明的電路基板的特征在于，分別介由焊料，在由權利要求1～10中任一項所述的氮化硅質基板構成的支承基板的一個主面接合有由金屬形成的電路構件，在所述支承基板的另一個主面接合有由金屬形成的放熱構件。

另外，本發明的電子裝置的特征在于，在上述構成的電路基板的所述電路構件上搭載有電子零件。

發明效果

根據本發明的氮化硅質基板，在由氮化硅質燒結體形成的基板的主面一體化有含硅的多個粒狀體，從該粒狀體的局部延伸出多個以氮化硅為主成分的針狀結晶或柱狀結晶，由此，將焊料涂布在基板的主面，在已涂布的焊料上配置作為由金屬形成的構件的電路構件、放熱構件，然后在經加熱而使氮化硅質基板與由金屬形成的構件進行接合時，在氮化硅質基板與焊料之間通過針狀結晶或柱狀結晶而得到高的固定效果，因此，能夠將氮化硅質基板與由金屬形成的構件牢固地接合。

另外，根據本發明的電路基板，分別介由焊料，在由本發明的氮化硅質基板構成的支承基板的一個主面接合有由金屬形成的電路構件，在另一個主面接合有由金屬形成的放熱構件，由此，因為使用了可得到高的固定效果的、由本發明的氮化硅質基板構成的支承基板，所以能夠提高支承基板與焊料的密合性，能夠使支承基板與電路構件及支承基板與放熱構件牢固地接合。