[發明專利]功率模塊用基板的制造方法

在審

• 申請號: 201380061034.5
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN104813466A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 石塚博彌
• 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: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種控制大電流、高電壓的半導體裝置中所使用的功率模塊用基板的制造方法。

本申請主張基于2012年12月17日申請的日本專利申請2012-275157號的優先權，并將其內容援用于此。

背景技術

作為以往的功率模塊用基板，已知有在陶瓷基板的一面層疊成為電路層的金屬板，而在陶瓷基板的另一面層疊成為散熱層的金屬板的結構的基板。而且，在該電路層上焊接半導體芯片等電子零件，并且在散熱層上接合散熱器(heat?sink)。

這種功率模塊用基板中，成為電路層的金屬板有時會使用電特性優良的銅，而成為散熱層的金屬板有時會為了減緩與陶瓷基板之間的熱應力而使用鋁。

例如，專利文獻1中公開一種電路基板，其陶瓷基板的一面與銅板接合，另一面與鋁板接合。此時，陶瓷基板與銅板通過使用了活性金屬的釬料而接合，陶瓷基板與鋁板通過Al-Si系釬料而接合。當使用Ag-Cu-Ti系活性金屬釬料時，接合溫度為800～930℃、而使用Al-Si系釬料時，接合溫度為500～650℃。

專利文獻1：日本專利公開2003-197826號公報

如專利文獻1所記載的那樣，當將陶瓷基板與銅板通過使用了活性金屬的釬焊而接合時，是以800～930℃接合，因此在陶瓷基板的另一面會形成氧化膜。在該氧化膜形成的狀態下，即使釬焊散熱層，也會因為氧化膜的存在，而有可能造成在陶瓷基板與散熱層的接合界面發生剝離。

尤其，在陶瓷基板與散熱層的接合界面當中，承受最多熱應力的周緣部會有剝離加劇的可能性。并且，在散熱層與散熱器之間使用助焊劑而進行釬焊時，由于助焊劑具有去除氧化膜的效果，因此存在陶瓷基板與散熱層的接合界面的周緣部的氧化膜被助焊劑侵蝕，使得陶瓷基板與散熱層的接合界面的剝離進一步加劇的問題。

發明內容

本發明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于尤其在散熱器接合時抑制陶瓷基板與散熱層的剝離。

本發明的功率模塊用基板的制造方法，其具有：電路層接合工序，在陶瓷基板的一面，釬焊由銅構成的電路層；散熱層接合工序，在所述陶瓷基板的另一面，釬焊由鋁構成的散熱層；及表面處理工序，在所述電路層接合工序之后、所述散熱層接合工序之前，使所述陶瓷基板的所述另一面的氧化膜厚度，至少在所述陶瓷基板與所述散熱層的接合預定區域的周緣部，成為3.2nm以下，制造出具有所述陶瓷基板、與該陶瓷基板的所述一面接合的所述電路層及與所述陶瓷基板的所述另一面接合的所述散熱層的功率模塊用基板。

本發明中，在接合散熱層之前，在陶瓷基板與散熱層的接合預定區域的周緣部會使氧化膜的厚度成為3.2nm以下，由此能夠在陶瓷基板與散熱層的接合界面減少剝離。而且，當使用助焊劑來釬焊時，能夠抑制助焊劑對于陶瓷基板與散熱層的接合界面的侵蝕。

在本發明的功率模塊用基板的制造方法中，所述表面處理工序中，可將所述陶瓷基板的所述另一面以選自鹽酸、硝酸、硫酸中的一種以上的酸進行清洗。

當清洗陶瓷基板表面時，若使用堿則會侵蝕陶瓷基板。并且，若通過噴砂處理等機械性處理，則應力會殘留在表面部，而有可能成為導致裂痕等的原因。在酸當中，尤其鹽酸的氧化作用較弱，且即使附著于電路層也不會侵蝕，因此適合用于去除氧化膜的表面處理。

根據本發明的功率模塊用基板的制造方法，是在電路層與陶瓷基板的接合即高溫加熱處理后，對陶瓷基板施加表面處理，使表面的氧化膜成為規定厚度以下之后再接合散熱層，因此在陶瓷基板與散熱層的接合界面能夠制造出接合可靠性高的功率模塊用基板。

附圖說明

圖1是本發明所涉及的功率模塊用基板的制造方法的流程圖。

圖2是表示使用本發明的制造方法而制造的功率模塊的剖視圖。

圖3是表示本發明的制造方法中所使用的加壓夾具例子的側視圖。

圖4是表示氧化膜厚度的測定處的主視圖。

具體實施方式

以下，對本發明所涉及的功率模塊用基板的制造方法的實施方式進行說明。

圖2所示的功率模塊100由功率模塊用基板10、搭載于功率模塊用基板10表面的半導體芯片等電子零件20、及與功率模塊用基板10的背面接合的散熱器30構成。

功率模塊用基板10中，在陶瓷基板11的一面(電路層面)，電路層12在厚度方向層疊，而在陶瓷基板11的另一面(散熱層面)，散熱層13以在厚度方向層疊的狀態被接合。