电路基板以及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]实施方式大致涉及电路基板以及半导体装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，从工业用设备的高性能化或者地球环境问题等的观点出发，在电动车或 者电车等中使用用于对大电流、高电压进行控制的功率模块。并且，作为半导体元件，具有 高输出的SiC元件等半导体元件的开发得到发展。此外，伴随着半导体元件的高输出化，作 为安装半导体元件的电路基板，谋求具有优异的耐久性的电路基板。
[0003] 作为电路基板，能够举出具备陶瓷基板以及金属电路板的绝缘电路基板等。电路 基板的可靠性用TCT(Temperature Cycle Test:TCT，温度循环测试)评价。TCT是指如下的 检查方法:在将低温保持-室温保持-高温保持-室温保持的处理反复进行一定循环后， 在电路基板中检查有无金属电路板的剥离、有无陶瓷基板的裂纹等。将用TCT评价的可靠性 也称为TCT可靠性。
[0004] 作为具有高TCT可靠性的电路基板，公知有具备具有像富士山脚下的原野那样的 原野形状的端面的铜电路板的电路基板。具有原野形状的端面的铜电路板例如通过对端面 进行加工而使其平缓地倾斜来形成。
[0005] 在具有原野形状的端面的铜电路板中，需要使厚度为0.8_以下。原野形状的端面 例如通过对铜电路板进行蚀刻而形成。为了对铜电路板进行蚀刻，需要使用氯化铁、氯化铜 等药液。虽然能够进行厚铜电路板的蚀刻的蚀刻技术的开发得到发展，但在使用上述药液 的情况下，若铜电路板的厚度比〇.8mm厚则难以对铜电路板进行蚀刻。在上述蚀刻中，不仅 耗费成本，而且存在因废液处理而对环境造成影响的问题。
[0006] 若半导体元件的高输出化得到发展则需要对半导体元件赋予大电流或者高电压。 因此，期望加厚铜电路板从而提高电路基板的冷却效果。然而，若使铜电路板的厚度比 0.7_厚，则存在因铜电路板的高热膨胀率而使TCT可靠性降低的情况。
[0007] 并且，在具有原野形状的端面的铜电路板中，难以在端部搭载半导体元件。为了确 保搭载半导体元件的空间、并且确保铜电路板的电路图案间的尺寸，需要考虑原野形状而 加大铜电路板。因此，电路设计的自由度降低。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1:国际公开第2011/034075号
【发明内容】
[0011] 在实施方式中，提供一种即便加厚铜电路板也具有高TCT可靠性，且在电路设计中 具有尚自由度的电路基板。
[0012] 实施方式所涉及的电路基板具备：陶瓷基板，具有第一面和与第一面对置的第二 面;铜电路板，设置在陶瓷基板的第一面以及第二面中的至少一方之上，具有〇.7mm以上的 厚度T(mm)、85°以上95°以下的截面的内角的角度Θ、设置在表面上的25mm2以上的半导体元 件搭载部；以及接合层，将陶瓷基板与铜电路板接合。接合层具备露出部，该露出部以露出 至铜电路板的外侧、且沿着铜电路板的侧面攀上的方式设置，具有0.1mm以上1.0mm以下的 露出量W1和0.05T(mm)以上0.6T(mm)以下的攀上量W2。
【附图说明】
[0013]图1是示出电路基板的一例的图。
[0014]图2是示出电路基板的一例的图。
[0015]图3是示出电路基板的一例的图。
[0016] 图4是示出电路基板的一例的图。
[0017] 图5是示出半导体装置的一例的图。
【具体实施方式】
[0018] 图1是示出电路基板的构造例的图。图1所示的电路基板1具备陶瓷基板2、铜电路 板3、接合层4。
[0019] 陶瓷基板2例如具有第一面和与第一面对置的第二面。作为陶瓷基板2,例如能够 使用氮化硅基板、氮化铝基板、或者氧化铝基板等。
[0020] 作为氮化硅基板，例如能够使用具有70W/m · K以上的导热系数、且具有600MPa以 上的基于3点弯曲试验的弯曲强度(3点弯曲强度)的氮化硅基板。氮化硅基板例如即便在具 有70W/m · K以上110W/m · K以下的导热系数的情况下也具有高强度。因此，能够使厚度为 0· 1mm以上1.0mm以下、优选为0· 1mm以上0.4mm以下。通过减薄陶瓷基板，能够提高导热系 数。氮化硅基板的3点弯曲强度更优选为650MPa以上。
[0021]作为氮化铝基板，例如能够使用具有160W/m · K以上的导热系数、且具有300MPa以 上的3点弯曲强度的氮化铝基板。氮化铝基板的强度为300MPa以上550MPa以下，强度低。因 此，氮化铝基板的厚度优选为0.5mm以上1.2mm以下。并且，在氮化铝基板中，能够使导热系 数为160W/m · K以上、进而为200W/m · K以上。
[0022]作为氧化铝基板，例如能够使用具有20W/m · K以上40W/m · K以下的导热系数、且 具有400MPa以上的3点弯曲强度的氧化错基板。氧化错基板比氣化娃基板、氣化错基板廉 价。
[0023] 铜电路板3设置在陶瓷基板2的单面(第一面)上。铜电路板3夹着接合层4接合在陶 瓷基板2的第一面上。
[0024] 铜电路板3具有设置在表面上的半导体元件搭载部。此时，铜电路板3优选在截面 上具有85°以上95°以下的角度Θ(也称为端部的截面角度Θ)的内角。
[0025] 通过在铜电路板3的截面上使铜电路板3的内角为大致直角，能够将铜电路板3端 部作为半导体元件搭载部使用。并且，容易利用CCD相机等位置检测器检测铜电路板3端部。 为了提高铜电路板3端部的检测精度，优选使角度Θ为89°以上91°以下、更优选为90°。
[0026] 半导体元件搭载部的面积优选为25mm2以上。通过增大半导体元件搭载部的面积 能够提高电路设计的自由度。半导体元件搭载部的面积更优选为1 cm2以上（100mm2以上）。 [0027]此处，半导体元件搭载部的面积是能够作为半导体元件的搭载区域使用的铜电路 板3的表面积。例如，在图1所示的电路基板1中，半导体元件搭载部设置在铜电路板3的上表 面。
[0028] 作为半导体元件搭载部的表面形状，例如能够举出正方形状、长方形状等四边形 状。为了在截面上将铜电路板3的内角的角度Θ调整至85°以上95°以下，对铜电路板3进行冲 压加工的方法是有效的。为了进行冲压加工，半导体元件搭载部的形状优选为四边形状那 样的简单形状。在半导体元件搭载部的表面形状为四边形状的情况下，也可以使至少一边 为波浪线状、S字状。此外，也可以使半导体元件搭载部的表面形状为圆形状、椭圆形状、多 边形状等。
[0029] 铜电路板3的厚度T优选为0.7mm以上。对于铜电路板3的厚度的上限，虽然并无特 殊限定，但例如优选为7mm以下。若厚度超过7mm，则难以在截面上将铜电路板3的内角的角 度Θ调整至85°以上95°以下。铜电路板3的厚度T优选为1mm以上7mm以下、更优选为2mm以上 5mm以下。
[0030] 接合层4将陶瓷基板2和铜电路板3接合。接合层4例如优选含有Ag、Cu以及Ti。优选 接合层4的Ag浓度为50质量％以上80质量％以下、Cu浓度为20质量％以上50质量％以下、Ti 浓度为1质量％以上7质量％以下。接合层4例如通过在涂布包含Ag、Cu以及Ti的活性金属钎 料膏后进行加热而粘合在陶瓷基板2以及铜电路板3上来形成。
[0031] 作为活性金属钎料，也可以除了Ag、Cu、Ti以外还添加5质量％以上25质量％以下 的Sn以及In中的一方或者两方。通过添加 Sn以及In中的至少一方，接合层4的柔软性提高， 能够提高TCT可靠性。并且，接合温度降低，因此能够提高TCT可靠性。接合层4例如可以是活 性金属钎料所含的金属成分与铜电路板3的反应层。
[0032]接合层4的厚度优选为20μηι以上200μηι以下。在接合层4的厚度小于20μηι的情况下， 容易形成陶瓷基板2与铜电路板3的未接合部。并且，若超过200μπι则接合强度等的特性难以 提高。另外，也可以将接合层4的由陶瓷基板2和铜电路板3夹着的部分的厚度看做接合层4 的厚度。铜电路板3相对于陶瓷基板2的接合强度(剥离强度)优选为10kN/m以上。
[0033]接合层4具有露出至铜电路板3的外侧的露出部。露出部设置成沿着铜电路板3的 侧面攀上。即，铜电路板3的一部分在厚度方向上埋入接合层4。如图1所示，将露出部的宽度 称为接合层4的露出量W1。将在铜电路板3的厚度方向上接合层4的因攀上而与铜电路板的 侧面接触的部分的长度(铜电路板3的埋入接合层4的部分的深度)称为接合层4的攀上量 W2。露出量W1和攀上量W2的值例如能够通过活性金属钎料膏的组成、接合时的热处理条件 控制。
[0034] 露出量W1例如优选为0.1mm以上2mm以下。若露出量W1小于0.1mm则应力的缓和容 易变得不充分。若应力的缓和不充分则TCT可靠性容易降低。若露出量W1超