[發明專利]功率模塊用基板及功率模塊

有效

• 申請號: 201380045391.2
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104603933B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 大井宗太郎
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: H01L23/12
• 分類號: H01L23/12;H01L23/36
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 齊葵;周艷玲

本發明提供一種功率模塊用基板，本發明的功率模塊用基板為多層結構，能夠進一步提高功率循環性及熱循環性，并能夠對應更加高度的集成化。本發明的功率用基板中，由銅或銅合金制成的多個電路層用金屬板(4A～4E、5A、5B)通過第1陶瓷基板(2)接合成層疊狀態，并且在形成于第1陶瓷基板(2)的貫穿孔(11)內，插入有將配置于第1陶瓷基板(2)兩面的兩個電路層用金屬板設為連接狀態的金屬部件(12)，在層疊狀態的電路層用金屬板(4A～4E、5A、5B)一側的面接合有第2陶瓷基板(3)，在第2陶瓷基板(3)的與電路層用金屬板(4A～4E、5A、5B)相反一側的面接合有由鋁或鋁合金制成的散熱層用金屬板(6)。

技術領域

本發明涉及一種在控制大電流、高電壓的半導體裝置中使用的功率模塊用基板及功率模塊。

本申請主張基于2012年8月31日在日本申請的專利申請第2012-191607號的優先權，其申請的內容援用于本說明書中。

背景技術

作為以往的功率模塊已知有如下結構的功率模塊，即，在陶瓷基板的一面層疊有形成導體圖案層的金屬板，在該導體圖案層上焊接有半導體芯片等電子組件，并且在陶瓷基板的另一面形成有成為散熱層的金屬板，在該散熱層接合有散熱片。

在用于功率模塊的功率模塊用基板中，通過釬焊將金屬板接合到陶瓷基板的表面上。例如，在專利文獻1中，利用揮發性有機介質的表面張力將釬料箔臨時固定到陶瓷基板的表面，并且在將從基材沖切的導體圖案層臨時固定到該釬料箔表面的狀態下進行加熱，使揮發性有機介質揮發，并在厚度方向上對這些進行加壓，從而形成釬焊有金屬板和陶瓷基板的功率模塊用基板。

另一方面，作為該種功率模塊用基板，除了作為絕緣基板的功能、作為散熱基板的功能以外，隨著近幾年來的高度集成化，還要求作為配線基板的功能，因此正在探討使其多層化。

例如，在專列文獻2所公開的金屬陶瓷接合基板(功率模塊用基板)中，多個陶瓷基板和鋁制金屬板以多層結構設置，所述多個陶瓷基板形成有通路孔用貫穿孔，所述金屬板介于這些陶瓷基板之間。此時，金屬板通過使金屬熔融液流入在鑄模內層疊的陶瓷基板上并使其固化來形成，因此，金屬熔融液還進入到形成于陶瓷基板的貫穿孔內而被固化，從而陶瓷基板兩側的金屬板通過該貫穿孔內的金屬互相電連接。

并且，在專利文獻3中公開有如下內容，即，在形成于陶瓷基板的貫穿孔內設置金屬柱，并利用該金屬柱連接陶瓷基板兩面的金屬板。

專利文獻1：日本專利公開第4311303號公報

專利文獻2：日本專利公開第4565249號公報

專利文獻3：日本專利公開第4646417號公報

在這種多層結構的功率模塊用基板中，與進一步的高度集成化相應地，伴隨電子組件的發熱會產生頻繁的熱應力作用，因此要求更高的功率循環性，并且，還要求與環境溫度的變化相應地提高熱循環性。

發明內容

本發明是鑒于該種情況而完成的，其目的在于提供一種進一步提高功率循環性和熱循環性，從而更加能夠應對高度的集成化的多層結構功率模塊用基板、及使用該功率模塊用基板的功率模塊。

本發明的功率模塊用基板的特征在于，由銅或銅合金制成的多個電路層用金屬板通過第1陶瓷基板接合成層疊狀態，并且在形成于所述第1陶瓷基板的貫穿孔內，插入有使配置于該第1陶瓷基板兩面的兩個電路層用金屬板成為連接狀態的金屬部件，在所述層疊狀態的電路層用金屬板一側的面接合有第2陶瓷基板，在該第2陶瓷基板的與所述電路層用金屬板相反一側的面接合有由鋁或鋁合金制成的散熱層用金屬板。