[發明專利]陶瓷基板及其制造方法

在審

• 申請號: 201780010364.X
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN108605417A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 伊藤博之;伊藤進朗
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: H05K3/46
• 分類號: H05K3/46;C04B35/195;C04B37/00;H01L23/12;H01L23/13;H05K1/03
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 向勇

本發明著眼于機械強度、熱傳導性等高的氮化硅基板，提供一種發揮其特性、并且能夠提高陶瓷層與氮化硅基板的接合性的陶瓷基板以及其制造方法，前述陶瓷層使用能同時與低熔點金屬Ag、Cu等低電阻的導體材料燒結的電介質陶瓷。本發明的陶瓷基板是由氮化硅基板和陶瓷層層疊并接合而成的陶瓷基板，并且所述陶瓷層是由電介質陶瓷形成的，前述電介質陶瓷作為主成分含有Mg、Al以及Si，作為副成分含有Bi或B，前述陶瓷層在與前述氮化硅基板的接合界面處具有Si元素濃度高的區域。

技術領域

本發明涉及用于搭載半導體元件等的陶瓷基板及其制造方法。

背景技術

在電機等各種工業設備、引擎控制單元等車載設備、或冰箱、空調、電視等家電設備、便攜式電話、智能手機等移動通信設備等、各種電子設備中使用的電源電路、放大電路中，使用了在陶瓷基板上安裝半導體元件而成的半導體集成電路裝置(以下，稱為模塊)。

伴隨近來的電子設備的小型/薄型化、高功能化，模塊也同樣追求小型/薄型化、高功能化。而且，隨著內部布線的微細布線化帶來的晶體管的高集成化，半導體元件存在晶體管的耐壓下降、同時電流消耗增加、半導體元件放熱增加的趨勢。因此，為了使模塊穩定地動作，期待使半導體元件的放熱高效散失。

至此，已經提出了各種結構的用于使半導體元件的放熱高效散失的模塊。其中一個示例是專利文獻1中公開的模塊。模塊的基本構成是板狀的陶瓷基板和通過金屬化法等在其上表面側形成有金屬層。陶瓷基板是熱傳導性優異的氮化硅基板，在其下表面側連接有散熱器。半導體元件被焊接安裝于金屬層。

另一方面，在專利文獻2中揭示了，為了使模塊高功能化，在燒結的陶瓷基板上層疊低溫燒成陶瓷(LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics))的未燒結的坯料片，對其進行燒成而作為復合陶瓷基板，在復合陶瓷基板上安裝電容器、IC芯片等電子部件，構成模塊。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平9-97865號公報。

專利文獻2：日本特開2012-33664號公報。

發明內容

發明要解決的課題

在專利文獻2中示出了作為陶瓷基板使用氧化鋁基板，以及為了起到使坯料片粘附在氧化鋁基板上的化學鍵合功能的作用而預先在坯料片中摻和氧化銅、氧化亞銅、氧化鋅、氧化鎳、氧化鉍、氧化銀、氧化硼等金屬氧化物。

然而，在作為陶瓷基板使用比氧化鋁基板具有更優異的熱傳導性、機械強度、耐熱沖擊性等的氮化硅基板再層疊低溫燒成陶瓷的未燒結的坯料片的情況下，已清楚地知道即使用于坯料片的低溫燒成陶瓷材料(LTCC材料)中包含前述金屬氧化物也無法獲得與氮化硅基板的接合性。

因此，本發明的目的在于，著眼于機械強度、熱傳導性等高的氮化硅基板，提供一種能夠發揮其特性并且提高陶瓷層與氮化硅基板的接合性的陶瓷基板以及其制造方法，前述陶瓷層使用能同時與低熔點金屬Ag、Cu等低電阻的導體材料燒結的電介質陶瓷。

用于解決課題的手段

本發明人等為了解決前述課題進行了潛心研究，結果發現通過采用下述構成能達到上述目的，至此完成了本發明。需要說明的是，本發明中的各種物性值是通過實施例等中采用的方法測定而來的值。

也就是說，本發明的陶瓷基板是氮化硅基板和陶瓷層層疊并接合而成的陶瓷基板，并且所述陶瓷層是由電介質陶瓷形成的，其特征在于，前述電介質陶瓷作為主成分含有Mg、Al以及Si，并作為副成分含有Bi或B，前述陶瓷層在與前述氮化硅基板的接合界面處具有Si元素濃度高的區域。