[发明专利]带散热片的功率模块用基板及带散热片的功率模块用基板的制造方法

说明书

本发明提供一种带散热片的功率模块用基板(10)，其具备：功率模块用基板(20)和散热片(40)，所述功率模块用基板(20)具备绝缘基板(21)、形成在绝缘基板(21)的其中一个面的电路层(22)及形成在绝缘基板(21)的另一个面的金属层(23)，所述散热片(40)通过接合层(30)被接合到功率模块用基板(20)的金属层(23)的与绝缘基板(21)相反侧的面，其中，接合层(30)为银粒子的烧结体，且为相对密度在60％以上且90％以下的范围内的多孔体，所述接合层的厚度在10μm以上且500μm以下的范围内。

技术领域

本发明涉及一种带散热片的功率模块用基板及带散热片的功率模块用基板的制造方法。

本申请主张基于2017年11月6日在日本申请的专利申请2017-213917号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

用于逆变器等的功率半导体元件在工作时的发热量大。因此，作为安装功率半导体元件的基板使用功率模块用基板，所述功率模块用基板具备利用高耐热性的陶瓷所制成的绝缘基板、形成在该绝缘基板的其中一个面的电路层及形成在绝缘基板的另一个面的金属层。

在该功率模块用基板中，将功率半导体元件安装到电路层，通过导热材料使散热片与金属层接触，将在功率半导体元件中所产生的热通过散热片散热。

作为导热材料，广泛利用导热性高的膏状物(grease)。在通过该膏状物使功率模块用基板与散热片接触的情况下，由于因功率半导体元件的ON/OFF等所引起的冷热循环，若在功率模块用基板产生翘曲，则在功率模块用基板与膏状物之间产生间隙，有可能使功率模块用基板与散热片之间的导热性下降。

因此，正在研究使用焊锡材料直接接合功率模块用基板的金属层与散热片。在专利文献1中记载有使用Sn-Ag系、Sn-In系、或者Sn-Ag-Cu系等各种焊锡材料来接合功率模块用基板与散热片的带散热片的功率模块用基板。

专利文献1：日本特开2014-222788号公报(A)

使用焊锡材料来接合功率模块用基板与散热片的以往的带散热片的功率模块用基板若长时间负载冷热循环，则由于功率模块用基板与散热片之间的线膨胀系数之差所产生的内部应力而导致焊锡材料破损，存在功率模块用基板与焊锡材料之间的导热性局部下降的情况。若产生该局部导热性下降，则功率模块用基板与散热片之间的热阻增加，在功率模块用基板内，热变得容易积蓄，并且半导体元件的温度增高，对功率模块用基板造成损伤，有可能产生绝缘基板的破裂。

发明内容

该发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够长时间抑制因冷热循环的负载所引起的热阻的增加或绝缘基板的破裂的产生的带散热片的功率模块用基板及带散热片的功率模块用基板的制造方法。

为了解决上述课题，本发明的带散热片的功率模块用基板具备功率模块用基板和散热片，所述功率模块用基板具备绝缘基板、形成在该绝缘基板的其中一个面的电路层及形成在所述绝缘基板的另一个面的金属层；所述散热片通过接合层被接合到所述功率模块用基板的所述金属层的与所述绝缘基板相反侧的面，所述带散热片的功率模块用基板的特征在于，所述接合层为银粒子的烧结体，且为相对密度在60％以上且90％以下的范围内的多孔体，所述接合层的厚度在10μm以上且500μm以下的范围内。

根据这种结构的本发明的带散热片的功率模块用基板，接合层由银粒子的烧结体构成，因此熔点高，难以熔融。并且，构成接合层的银粒子的烧结体为相对密度在60％以上且90％以下的范围内的多孔体，且厚度设在10μm以上且500μm以下的范围内，因此在冷热循环负载时，因功率模块用基板与散热片之间的线膨胀系数之差所产生的内部应力被缓和，接合层变得难以破损。因此，本发明的带散热片的功率模块用基板能够长时间抑制因冷热循环的负载所引起的热阻的增加或绝缘基板的破裂的产生。