氮化硅电路基板以及使用了该氮化硅电路基板的半导体模块的制作方法

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后述的实施方式大体上是涉及氮化硅电路基板以及使用了该氮化硅电路基板的半导体模块。
背景技术
::近年来,伴随着机器人、电机等工业设备的高性能化,正在推进大功率、高效率逆变器等大功率模块的开发。随着该大功率模块的实用化,由半导体器件产生的热也在不断增加。为了使该热高效地散发,就大功率模块采用了各种方法。最近,正在使用金属板与陶瓷基板的两面接合而成的陶瓷电路基板。作为陶瓷电路基板,开发了wo2007/105361号公报(专利文献1)、日本特开2010-118682号公报(专利文献2)所述那样的电路基板。专利文献1报道了通过将表面侧金属板(第一金属板)与背面侧金属板(第二金属板)之厚度比控制为50%~200%来提高tct特性(热循环测试特性)。另外,专利文献2报道了表面侧金属板(金属电路板侧)以凸状翘曲而成的陶瓷电路基板。就专利文献2来说,通过采用这样的结构,改善了焊料流动性。报道了通过制成专利文献1、专利文献2那样的陶瓷电路基板来改善tct特性、焊料流动性。近年来,伴随着半导体器件的大功率化,正在要求进一步改善散热性。半导体模将半导体器件隔着焊料层安装于陶瓷电路基板。这种模块结构的热传导路径是半导体器件→焊料层→金属板(表面侧金属板)→陶瓷基板→金属板(背面侧金属板)。作为表示陶瓷电路基板的散热性的指标有热阻。热阻小时表示散热性好。另外,热阻(rth)由rth=h/(k×a)求出。此处,h为热传导路径,k为导热系数,a为散热面积。为了减小热阻(rth),需要缩短热传导路径(h)、增大导热系数(k)或增大散热面积(a)。另外,对于陶瓷电路基板还要求提高tct特性(热循环测试特性)。日本专利第3797905号公报(专利文献3)报道了正在开发三点弯曲强度为500mpa以上的氮化硅基板。通过使用这种机械强度高的氮化硅基板,能够实现tct特性的提高。为了应对上述的模块的大功率化,要求进一步改善散热性和tct特性。为了利用强度高的氮化硅基板来提高散热性,增大散热面积(a)是有效的。另一方面,为了缩短热传导路径(h),减薄金属电路板和陶瓷基板是有效的。但是,在使金属电路板过薄的情况下,难以流通大电流。另外,在使陶瓷基板过薄的情况下,绝缘性方面令人担忧。另外,就导热系数(k)来说,在氮化铝基板中开发出了导热系数为250w/m·k等级的氮化铝基板,但强度为250mpa左右,因此存在tct特性差这样的困难。作为增大散热面积(a)的方法,增大与陶瓷基板接合的金属板的方法、接合引线框架、散热片等的方法是有效的。现有技术文献专利文献专利文献1:国际公开号第2007/105361号公报专利文献2:日本特开2010-118682号公报专利文献3:日本专利第3797905号公报技术实现要素:发明所要解决的问题专利文献1是如表1所示将与陶瓷基板的表面侧和背面侧接合的金属板的厚度比变化为50~250%的范围。另一方面,现有的半导体模块在氮化硅电路基板的背面接合基底板,并隔着基底板与散热片接合。另外,同时氮化硅电路基板与散热片以螺丝固定结构(screwedstructure)一体地接合。在隔着上述基底板与散热片接合的情况下,热传导路径(h)变大,热阻(rth)升高。因此,正在尝试不使用基底板而将氮化硅电路基板的背面与散热片直接接合来进行螺丝固定的结构。在专利文献1的氮化硅电路基板中采用与散热片直接接合来进行螺丝固定的结构时,发生了氮化硅电路基板的翘曲。另外,为了改善散热性,在接合引线框架的情况下也同样地存在氮化硅电路基板中发生翘曲的问题。这样,就现有的氮化硅电路基板来说,在对设置于表面侧或背面侧的金属板直接设置引线框架或散热片的情况下,发生了氮化硅基板的翘曲变大这样的不良情况。用于解决问题的手段实施方式涉及氮化硅电路基板,其是金属板与三点弯曲强度为500mpa以上的氮化硅基板的两面接合而成的,其特征在于,在将表面侧金属板的厚度设定为t1、将背面侧金属板的厚度设定为t2时,厚度t1或t2中的至少一者为0.6mm以上,并且满足关系式0.10≤|t1-t2|≤0.30mm,氮化硅基板是长边方向和短边方向翘曲量均为0.01~1.0mm的范围内。附图说明图1是表示实施方式的氮化硅电路基板的一个构成例的顶视图。图2是表示实施方式的氮化硅电路基板的一个构成例的侧剖视图。图3是表示实施方式的氮化硅电路基板的另一构成例的侧剖视图。图4是表示实施方式的氮化硅电路基板的又一构成例的侧剖视图。图5是表示实施方式的半导体模块的一个构成例的侧剖视图。图6是表示实施方式的半导体模块的另一构成例的侧剖视图。图7是表示实施方式的氮化硅电路基板的金属板侧面的一个构成例的侧剖视图。具体实施方式实施方式涉及氮化硅电路基板,其是金属板与三点弯曲强度为500mpa以上的氮化硅基板的两面接合而成的,其特征在于,在将表面侧金属板的厚度设定为t1、将背面侧金属板的厚度设定为t2时,厚度t1或t2中的至少一者为0.6mm以上,并且满足关系式0.10≤|t1-t2|≤0.30mm,上述氮化硅基板是长边方向和短边方向翘曲量均为0.01~1.0mm的范围内。氮化硅基板是三点弯曲强度为500mpa以上的氮化硅基板。当三点弯曲强度低至小于500mpa时,tct特性降低。三点弯曲强度优选为500mpa以上,更优选为600mpa以上。另外,氮化硅基板是断裂韧性值优选为6.0mpa·m1/2以上。另外,氮化硅基板是导热系数优选为50w/m·k以上。进而,导热系数优选高至60w/m·k以上,更优选高至80w/m·k以上。通过提高氮化硅基板的导热系数,能够减小氮化硅电路基板整体的热阻。此外,氮化硅基板是厚度优选为0.50mm以下。进而,优选薄型化至0.33mm以下、0.26mm以下。就氮化硅基板来说,由于强度高、绝缘性也优异,因此其能够进行基板的薄型化。另外,通过基板的薄型化能够降低电路基板的热阻。此外,作为氮化硅基板的厚度的下限,优选为0.10mm以上。当基板厚度薄至小于0.10mm时,有可能难以确保强度、绝缘性。另外,金属板与氮化硅基板的两面接合。金属板优选铜板、铝板、铜合金板、铝合金板。此外,接合方法可以为隔着接合层的接合方法、不隔着接合层而直接接合的接合方法中的任一种。作为隔着接合层的接合方法,优选使用了活性金属钎料的活性金属接合法。活性金属钎料优选由银(ag)、铜(cu)、钛(ti)形成。另外,根据需要添加锡(sn)、铟(in)。作为活性金属钎料,可例示出由40~80质量%的ag、20~60质量%的cu、0.1~12质量%的ti、20质量%以下(包括0)的sn和20质量%以下(包括0)的in形成的钎料。当金属板为铜板或铜合金板时,有易于通过活性金属接合法进行接合的优点。此外,在金属板为al板或al合金板的情况下,活性金属为al(铝)。作为除了活性金属以外的成分,可以列举出si(硅)。作为活性金属钎料,可例示出si为0.01~10质量%、剩余部分为al的钎料。在与两面接合的金属板之中将表面侧金属板的厚度设定为t1、将背面侧金属板的厚度设定为t2时,满足关系式0.10≤|t1-t2|≤0.30mm。满足0.10≤|t1-t2|≤0.30mm是表示表面侧金属板与背面侧金属板的厚度之差为0.10mm~0.30mm。另外,更优选表面侧金属板与背面侧金属板的厚度之差为0.10mm~0.25mm。通过将厚度之差规定为该范围,易于将各方向翘曲量sl1、sl2、sl3控制为规定范围。另外,表面侧和背面侧金属板哪个厚均可。此外,表面侧金属板优选为搭载半导体器件的金属板,背面侧金属板优选为散热板。另外,在希望获得载流容量时,优选使表面侧金属板变厚。此外,在希望使散热性良好时,优选使背面侧金属板变厚。此外,需要使表金属板的厚度t1或背金属板的厚度t2中的至少一个厚度为0.6mm以上。另外,优选t1或t2中的至少一个厚度为0.8mm以上。另外,对金属板的板厚的厚度上限没有特别限定,但优选为5.00mm以下。当金属板的厚度超过5.00mm时,由于金属板的热膨胀而变化的体积变大,因此后述的翘曲量的控制变得困难。另外,氮化硅基板的特征在于:长边方向和短边方向上的翘曲量均为0.01~1.0mm的范围内。图1、图2和图3示出实施方式的氮化硅电路基板的一个构成例。图1为顶视图,图2和图3为侧视图。图中,符号1为氮化硅电路基板,2为氮化硅基板,3为表面侧金属板(表金属板),4为背面侧金属板(背金属板)。此外,l1为氮化硅基板2的长度方向长度(纵宽),l2为氮化硅基板2的短边方向长度(横宽),s为氮化硅基板2的翘曲量。另外,将氮化硅基板2的长度方向翘曲量设定为sl1,将短边方向翘曲量设定为sl2。如图1所示,l3为氮化硅基板2的对角线长度。此外,虽未图示,但sl3为氮化硅基板的对角线方向翘曲量。就翘曲量s的测定方法来说,首先从氮化硅基板2的一端至另一端画直线。将氮化硅基板2相对于该直线离得最远的距离设定为翘曲量s。就实施方式的氮化硅电路基板1来说,长度方向翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2均为0.01~1.0mm的范围内。另外,翘曲量sl1和翘曲量sl2优选为0.1~0.5mm。此外,氮化硅基板2的对角线方向翘曲量sl3优选为0.1≤sl3≤1.5mm的范围内。另外,翘曲量sl3优选为0.2≤sl3≤0.7mm的范围。引线框架主要是为了导通半导体器件而接合的。因此,引线框架多延伸至氮化硅电路基板1的外侧。散热器、散热片与氮化硅电路基板1的背面侧接合。散热器、散热片与背面侧均匀地接合。与此相对,引线框架与希望导通的部位接合。因此,引线框架不是必须均匀地配置。当预先将对角线翘曲量sl3设定为0.1~1.5mm时,就算引线框架为不均匀配置也能够使电子部件模块中的氮化硅基板2的翘曲量小于0.1mm(包括0mm)。换言之,设定为0.1≤sl3≤1.5mm的范围的氮化硅电路基板1适合于接合引线框架。此外,均匀配置是指以左右对称的方式配置。图2是氮化硅基板以背金属板侧为凹状的方式翘曲而成的结构。将具有这种结构的电路基板称为第一氮化硅电路基板。第一氮化硅电路基板优选t1>t2。另外,图3是氮化硅基板以表金属板侧为凸状的方式翘曲而成的结构。将具有这种结构的电路基板称为第二氮化硅电路基板。此外,图中,将1a设定为第一氮化硅电路基板,将1b设定为第二氮化硅电路基板。另外,第二氮化硅电路基板1b优选t1<t2。换言之,当t1>t2时,易于控制成以背金属板侧为凹状的方式翘曲而成的结构。同样地,当t1<t2时,易于控制成以表金属板侧为凸状的方式翘曲而成的结构。实施方式的氮化硅电路基板在长度方向和短边方向这两个方向具有规定翘曲量。通过设定为这样的结构,就算是表背金属板的厚度之差为0.10mm~0.30mm的情况也显示出优异的tct特性。此外,第一氮化硅电路基板1a和第二氮化硅电路基板1b可以是多张金属板与至少一个面接合。图4示出两个金属板3、3与表面侧接合而成的氮化硅电路基板1a。图中,符号1为氮化硅电路基板,2为氮化硅基板,3为表金属板,4为背金属板,s为氮化硅基板2的翘曲量。图4例示出了第一氮化硅电路基板1a,但也可以为第二氮化硅电路基板1b。另外,虽然例示出了金属电路板(表金属板)3、3为两个的情况,但也可以设置三个以上的多张金属电路板。另外,第一氮化硅电路基板1a适合于散热片与背金属板接合而成的半导体模块。图5示出半导体模块的一个例子。图中,符号10为半导体模块,1a为第一氮化硅电路基板,4为散热板(背金属板),5为半导体器件,7为散热片,8为螺丝,9为螺丝接收部(screwreceivingportion)。此外,使用了第一氮化硅电路基板1a的半导体模块10称为第一半导体模块10a。使氮化硅电路基板1a的翘曲方向在背金属板侧为凸状,在此基础上使长边方向翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2均为0.01~1.0mm。通过设定为这样的结构,就算如后所述那样接合了散热片也能够降低氮化硅基板2的翘曲量。此外,第二氮化硅电路基板1b适合于引线框架6、6与表金属板3、3接合而成的半导体模块。图6示出半导体模块的一个构成例。图中,符号10为半导体模块,1b为第二氮化硅电路基板,3为表金属板(金属电路板),5为半导体器件,6为引线框架。另外,使用了第二氮化硅电路基板1b的半导体模块10称为第一半导体模块10b。使氮化硅电路基板1b的翘曲方向在表金属板侧为凸状,在此基础上使长边方向翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2均为0.01~1.0mm。通过设定为这样的结构,就算如后所述那样接合了厚度为0.2mm以上的引线框架也能够降低氮化硅基板2的翘曲量。另外,氮化硅基板2的纵宽l1优选为10~200mm。此外,氮化硅基板的横宽l2优选为10~200mm。当纵宽(l1)或横宽(l2)小至小于10mm时,表面侧金属板的半导体器件的安装面积变小,因此设计的自由度下降。另外,难以形成设置后述的接合层鼓出区域面积。另一方面,当纵宽(l1)或横宽(l2)大至超过200mm时,难以将翘曲量(s)控制为规定范围内。此外,长边方向翘曲量(sl1)与短边方向翘曲量(sl2)之比(sl1/sl2)优选为0.5~5.0的范围内。比(sl1/sl2)为0.5~5.0的范围内表示长度方向和短边方向翘曲量近似。通过设定为这样的结构,就算表背金属板的厚度之差大至0.10mm~0.30mm也能够提高tct特性。另外,金属板优选是隔着包含活性金属的接合层与氮化硅基板接合而成的。活性金属表示选自ti(钛)、zr(锆)、hf(铪)、nb(铌)、al(铝)中的至少一种元素。这些活性金属之中,如前所述优选使用ti。此外,包含活性金属的接合层优选是使用由40~80质量%的ag、20~60质量%的cu、0.1~12质量%的ti、20质量%以下(包括0)的sn和20质量%以下(包括0)的in形成的活性金属钎料来形成的。另外,在氮化硅基板与金属板之间设置活性金属钎料层并进行热处理,由此进行接合。接合后,接合层中所含有的活性金属优选主要为活性金属氮化物。此外,接合层优选从金属板的端部鼓出来形成。另外,从金属板的端部鼓出来的接合层鼓出量优选为10~150μm。图7示出接合层具有鼓出部的氮化硅电路基板的一个构成例的局部剖视图。图中,符号2为氮化硅基板,3为金属板,11为接合层鼓出部。此外,w为接合层鼓出部长度。通过设置鼓出部11,能够松弛金属板3和氮化硅基板2的热应力。另外,在金属板3的侧面,从金属板的厚度1/2点画直线至氮化硅基板2侧金属板端部时直线与水平线(基板表面)所成的角度θ优选为80°以下。图7示出实施方式的氮化硅电路基板的金属板3的侧面的一个例子。图中,符号2为氮化硅基板,3为金属板,11为接合层鼓出部。就金属板3侧面角度θ来说,对氮化硅电路基板与长度方向垂直地进行切断,在进行了切断面的研磨加工之后使用扫描型电子显微镜(sem)或金属显微镜、ccd照相机以能够全部确认金属板的厚度的倍率进行观察,由此能够确认。在观察图像或观察照片中,从金属板3的厚度1/2点画直线至氮化硅基板侧金属板端部,对直线与氮化硅基板的角度θ进行测定。该角度θ为80°以下表示金属板侧面向氮化硅基板侧方向延伸的形状。通过该截面形状,能够松弛金属板和氮化硅基板的热应力。因此,直线的角度θ优选为80°以下,更优选为60°以下。此外,对角度θ的下限没有特别限定,优选为30°以上。在该角度θ小于30°的情况下,金属板侧面变得过长。在变得过长的情况下,当金属板尺寸相同时金属板表面的平坦面积变小。在平坦面积变小的情况下,能够搭载半导体器件的面积变小。另外,在使平坦面积相同的情况下,需要将金属板形成得大。另外,通过适当组合接合层鼓出部与角度θ,能够进一步松弛热应力。因此,就算增加金属板的厚度或设置表背面的金属板的厚度之差(|t1-t2|),也能够提高tct特性。此外,当鼓出部11的长度w小于10μm时,设置鼓出部的效果不够。另外,当鼓出部11的长度w大至超过150μm时,虽然制作容易,但更多的效果少。此外,相邻的金属电路板之间的绝缘距离缩短,有可能成为引起导通不良的原因。另外,为了确保足够的绝缘距离,就要产生增大电路基板整体的大小的需要,因此可能会成为特性、成本方面的劣化原因。由此,鼓出部11的长度w优选为10~150μm,更优选为15~60μm。此外,角度θ优选为80°以下,更优选为60°以下。由此,可达成热应力松弛,因此tct特性提高。热阻(rth)由计算式rth=h/(k×a)求出。此处,h为热传导路径,k为导热系数,a为散热面积。为了减小热阻(rth),可以列举出缩短热传导路径(h)、增大导热系数(k)、增大散热面积(a)。实施方式的氮化硅电路基板通过使氮化硅基板薄型化而能够缩短导热系数低的部分的热传导路径。另外,通过增厚金属板、增大金属板的尺寸,能够增大氮化硅电路基板的导热系数(k)和散热面积(a)。其结果是,能够减小热阻(rth)。此外,以满足关系式0.10mm≤|t1-t2|≤0.30mm的方式对表面侧或背面侧金属板的厚度之差进行了规定。通过增厚表面侧金属板,能够获得载流容量。另外,通过增厚背面侧金属板,能够加宽热的排放路径,因此能够提高散热性。以上那样的氮化硅电路基板适合于安装有高输出半导体器件的半导体模块。实施方式的氮化硅电路基板可降低热阻,提高tct特性,因此适合于结温高的半导体器件。sic器件、gan器件是结温高至175℃以上。换言之,本实施方式的氮化硅电路基板适合于安装有sic器件或gan器件的半导体模块。另外,使用了第二氮化硅电路基板1b的第二半导体模块10b在表金属板接合了引线框架6、6。此外,引线框架6优选厚度为0.2mm以上。进而,引线框架6的厚度更优选为0.4mm以上。另外,通过使引线框架的厚度厚至0.2mm以上,能够在获得载流容量的同时提高散热性。此外,对引线框架6的厚度的上限没有特别限定,优选为5mm以下。另外,引线框架优选由铜板等金属板构成。第二氮化硅电路基板1b将长边方向翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2规定为0.01~1.0mm的范围。因此,就算在表金属板接合了厚度为0.2mm以上的引线框架,也能够使氮化硅基板的翘曲量小于0.1mm(包括0mm)。就如以往那样仅对只长边方向翘曲量(sl1)进行了控制的情况来说,在接合了引线框架时氮化硅基板变得容易弯曲。在制作了接合有引线框架的第二半导体模块10b时,氮化硅基板2不弯曲,翘曲量减小。通过使半导体模块的氮化硅基板的翘曲量降低,能够提高作为半导体模块的tct特性。另外,能够防止在安装半导体模块自身时发生安装不良。此外,通过将对角线方向翘曲量sl3控制为0.1~1.5mm的范围,就算以不均匀配置来固定引线框架也易于将氮化硅基板的翘曲量控制为小于0.1mm(包括0mm)。另外,通过设定为这样的结构,也可以制成为不实施引线键合的结构。通过不采用引线键合结构,在通过传递模塑法实施了树脂密封时能够防止引线断线。换言之,本实施方式的氮化硅电路基板适合于进行传递模塑法等树脂密封的半导体模块。传递模塑法将半导体模块配置于加热后的模具内。半导体模块配置于被称为内腔(cavity)的空间。另外,模具上下成一组来构成内腔。接着,将树脂片(resintablet;使树脂固化而成的)投入被称为钵(pot)的空间。投入钵的树脂片开始缓慢地熔化,并被投入内腔内。成为液态的树脂填充于电子部件的周围空间。通过使所填充的树脂固化,形成塑模后的状态。传递模塑法通过增大模具尺寸而能够一次实施大量的塑模处理,因此是量产性优异的树脂密封方法。另一方面,传递模塑法是容易引发引线变形、断线的制法。因此,通过设定为不实施引线键合的结构,在通过传递模塑法进行了树脂密封时能够消除引线的断线不良、变形不良。此外,虽然对不实施引线键合的优点进行了说明,但也可以通过引线键合来进行半导体器件的导通。此外,使用了第一氮化硅电路基板1a的第一半导体模块10a在背金属板接合了散热片。散热片优选厚度为0.2mm以上。另外,散热片更优选厚度为0.4mm以上。此外,对散热片的厚度的上限没有特别限定,厚度优选为20mm以下。另外,散热片的形状可以为板状、梳齿状、槽型、针型等各种形状。另外,如图5所例示那样,第一氮化硅电路基板1a适合于与至散热片7螺丝固定的结构。第一氮化硅电路基板1a在背金属板侧设置了使之为凸状的翘曲量。通过设定为这样的结构,能够降低第一半导体模块10a的氮化硅基板2的翘曲量。因此,能够提高氮化硅基板2的背金属板4与散热片7的密合性。通过该密合性的提高,能够使散热性提高。此外,在采取了螺丝固定结构时,能够防止氮化硅基板弯曲。第一氮化硅电路基板1a由于控制了长边方向翘曲量(sl1)和短边方向翘曲量(sl2),因此适合于接合或螺丝固定散热片7的结构。另外,能够使第一半导体模块10a的氮化硅基板2的翘曲量小于0.1mm(包括0mm)。在如以往那样仅对长边方向翘曲量(sl1)进行了控制的情况下,当采取了散热片的接合、螺丝固定结构时氮化硅基板容易发生弯曲。此外,在第二半导体模块10b的情况下,(引线框架与表金属板的接合部分的体积+表金属板的体积)/(背金属板的体积)的体积比优选为0.6~1.5的范围内。如果在该范围之外,则有可能难以使组入半导体模块时的氮化硅基板的翘曲量小至小于0.1mm(包括0mm)。例如,就纵30mm×横10mm×厚0.5mm的引线框架来说,使与表金属板的接合部分为纵10mm×横10mm。引线框架与表金属板的接合部分的体积为纵10mm×横10mm×厚0.5mm=50mm3。在接合多个引线框架的情况下,求出各接合部分的体积,并将总计得到的值作为“引线框架与表金属板的接合部分的体积”。另外,就表金属板的体积来说,在接合了多张表金属板的情况下,将各表金属板的体积总计得到的值作为“表金属板的体积”。同样地,就背金属板的体积来说,在接合了多张背金属板的情况下,将各背金属板的体积总计得到的值作为“背金属板的体积”。另外,在第一半导体模块10a的情况下,(表金属板的体积)/(背金属板的体积+散热片与背金属板的接合部分的体积)的体积比优选为0.3~1.5的范围内。如果在该范围之外,则有可能难以使制成半导体模块时的氮化硅基板的翘曲量小至小于0.1mm(包括0mm)。例如,背金属板为纵30mm×横30mm,散热片的尺寸为纵50mm×横50mm×厚2mm。散热片与背金属板的接合部分的体积为纵30mm×横30mm×厚2mm=1800mm3。如此设定成是使用背金属板的接合部分的体积而不是散热片整体的体积来求出的。另外,在使用多张表金属板时,求出各表金属板的接合部分的体积的总计,并作为“表金属板的体积”。另外,当接合引线框架与散热片这两者时,在(引线框架与表金属板的接合部分的体积+表金属板的体积)≥(背金属板的体积+散热片与背金属板的接合部分的体积)的情况下使用第一氮化硅电路基板1a。此外,在(引线框架与表金属板的接合部分的体积+表金属板的体积)<(背金属板的体积+散热片与背金属板的接合部分的体积)的情况下使用第二氮化硅电路基板1b。接着,对氮化硅电路基板的制造方法进行说明。实施方式的氮化硅电路基板只要具有上述结构就行,对其制造方法没有特别限定,作为用于高效地获得的方法可以列举出下述方法。首先,准备氮化硅基板。氮化硅基板设定为是三点弯曲强度为500mpa以上的氮化硅基板。另外,氮化硅基板优选断裂韧性值为6.0mpa·m1/2以上。此外,氮化硅基板优选导热系数为50w/m·k以上。优选使导热系数高至50w/m·k以上,更优选高至80w/m·k以上。另外,氮化硅基板优选厚度为0.1mm~0.50mm。更优选薄型化至0.33mm以下、0.26mm以下。另外,就氮化硅基板的翘曲量来说,准备长边方向侧翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2均小于0.1mm的氮化硅基板。接着,准备金属板。金属板优选为选自铜板、铜合金、al板、al合金板中的一种。金属板的厚度规定成表面侧金属板的厚度t1与背面侧金属板的厚度t2的关系满足0.10≤|t1-t2|≤0.30mm。在制成第一氮化硅电路基板1a时,t1>t2;在制成第二氮化硅电路基板1b时,t1<t2。接着,进行接合氮化硅基板与金属板的工序。接合工序是使用活性金属钎料来实施的。在金属板为铜板或铜合金板的情况下,活性金属包含选自ti(钛)、zr(锆)、hf(铪)、nb(铌)中的一种。作为活性金属,最优选ti。此外,作为除了活性金属以外的成分,可以列举出ag、cu、in、sn。作为活性金属钎料的组成,优选由40~80质量%的ag、20~60质量%的cu、0.1~12质量%的ti、20质量%以下(包括0)的sn和20质量%以下(包括0)的in形成的钎料。此外,在金属板为al板或al合金板的情况下,活性金属为al(铝)。作为除了活性金属以外的成分,可以列举出si(硅)。作为活性金属钎料的组成,可例示出si为0.01~10质量%、剩余部分为al的钎料。另外,就金属板侧面来说,可以预先以使从金属板的厚度1/2点画直线至氮化硅基板侧金属板端部时直线与基板表面所成的角度θ为80°以下的方式进行加工。此外,也可以在接合金属板之后实施蚀刻处理,由此以使从金属板的厚度1/2点画直线至氮化硅基板侧金属板端部时直线与基板表面所成的角度θ为80°以下的方式进行加工。另一方面,向活性金属钎料添加树脂粘结剂,制备出活性金属钎料糊。将活性金属钎料糊涂布到氮化硅基板上,形成活性金属钎料糊层。在其之上配置金属板。在设置接合层鼓出部的情况下,以比金属板的纵横尺寸更宽的方式设置活性金属钎料糊层。活性金属钎料糊层的涂布厚度优选为10~40μm的范围。当活性金属钎料层糊层的厚度小于10μm时,有可能无法得到足够的接合强度。另外,就算厚度厚至超过40μm,不仅对于接合强度来说看不到比此更进一步的提高,而且还会成为成本升高的原因。因此,活性金属钎料糊层的厚度优选为10~40μm,更优选为15~25μm的范围。接着,进行加热工序。加热温度优选为600~900℃的范围。在活性金属钎料含有选自ti、zr、hf、nb中的一种的情况下,接合温度优选为750~900℃的范围。另外,在活性金属钎料含有al的情况下,接合温度优选为600~750℃的范围。另外,加热工序优选在真空气氛中实施。作为真空度,优选为1×10-2pa以下,更优选为4×10-3pa以下。通过在真空气氛中实施加热工序,能够防止铜板、活性金属钎料发生氧化、氮化。通过实施这样的工序,能够制作长边方向侧翘曲量sl1和短边方向翘曲量sl2为0.01~1.0mm的范围内的氮化硅电路基板。另外,也可以根据需要以施加了应力的状态进行加热来赋予规定翘曲量。此外,根据需要,通过蚀刻加工来实施布图。另外,通过蚀刻工序,对钎料鼓出部长度w和金属板侧面角度θ进行调整。另外,在制成半导体模块时,接合引线框架、散热片。此外,根据需要采用螺丝固定结构。接着,在表面侧金属板(表金属板)安装半导体器件。另外,引线框架等散热构件的接合与半导体器件的接合可以在同一工序中实施,也可以在不同的工序中实施。另外,对此的顺序没有特别限定。此外,在表金属板接合引线框架、在背金属板接合散热片这两者的情况下,根据进行接合的顺序来使用第一或第二氮化硅电路基板。在先接合引线框架的情况下,优选使用在表金属板侧成为了凸状的第二氮化硅电路基板。另外,在先接合散热片的情况下,优选使用在背金属板侧成为了凹状的第二氮化硅电路基板1b。另外,根据需要实施树脂密封工序。树脂密封工序优选通过传递模塑法来制造。传递模塑法是量产性优异的方法。只要是实施方式的氮化硅电路基板,则就算通过传递模塑法来进行了树脂密封也能够减小翘曲量。(实施例)(实施例1~6、比较例1~3和参考例1~2)作为氮化硅基板,准备了厚度为0.32mm、长度方向(l1)的长度为60mm、短边方向(l2)的长度为40mm的基板。该氮化硅基板是三点弯曲强度为600mpa、导热系数为90w/m·k、断裂韧性值为6.5mpa·m1/2。另外,就接合铜板之前的氮化硅基板的翘曲量来说,使用了长边方向侧翘曲量sl1=0.02mm、短边方向翘曲量sl2=0.01mm的基板。接着,准备了作为金属板的铜板。此外,作为活性金属钎料原料,准备了由ag(60wt%)、cu(30wt%)、in(8wt%)和ti(2wt%)形成的原料混合物。将该原料混合物与树脂粘结剂混合,由此制备出活性金属钎料糊。在氮化硅基板的两面涂布上述活性金属钎料糊,配置铜板,实施了在1×10-3pa以下的真空气氛中加热至温度为780~830℃来接合铜板的加热工序。此外,对加热接合后的氮化硅/铜电路基板的表金属板进行蚀刻加工,由此实施了布图。另外,对表金属板和背金属板侧面进行蚀刻,由此对钎料鼓出部长度w和金属板侧面的倾斜角度θ进行了控制。之后,一边负荷应力一边加热,由此以获得规定翘曲量的方式进行了调整。表面侧铜板的尺寸、背面侧铜板的尺寸、金属板侧面的倾斜角度θ、活性金属钎料鼓出量如表1所示。此外,金属板侧面角度如图7所示是从金属板的厚度1/2点画直线至氮化硅基板侧金属板端部时的角度θ。另外,在接合了多张铜板的情况下,将铜板彼此的间隔统一为1.2mm。表1就由上述制造方法得到的氮化硅电路基板,对长边方向侧翘曲量sl1、短边方向翘曲量sl2和翘曲方向进行了测定。就翘曲量的测定来说,如图2所示,从氮化硅基板的一端画直线至另一端,将基板与该直线离得最远的距离作为翘曲量。另外,就对角线方向翘曲量sl3也进行了测定。将其结果示于表2。表2实施例1~3涉及第一氮化硅电路基板。另外,实施例4~6涉及第二氮化硅电路基板。此外,比较例1是没有翘曲的。另外,比较例2和比较例3是翘曲量大的。参考例1示出金属板端部角度过大的情况,参考例2示出钎料鼓出部长度过小的情况。(实施例7~10)作为氮化硅基板,分别准备了具有表3所示的规格的基板。就翘曲量来说,准备了长边方向侧翘曲量为0.02mm以下、短边侧翘曲量也为0.02mm以下的基板。金属板的接合工序与实施例1相同。表3接着,将表4左栏所示的铜板与各氮化硅基板的表面侧和背面侧接合。另外,通过蚀刻加工,对金属板侧面角度θ、钎料鼓出部长度w进行了控制。此外,在接合了多张铜板的情况下,将相邻的铜板之间的距离统一为1.2mm。之后,一边负荷应力一边加热,由此赋予了规定翘曲量。表4对所得到的氮化硅电路基板的长边方向侧翘曲量sl1、短边方向翘曲量sl2、对角线方向翘曲量sl3和翘曲方向进行了测定。就翘曲量的测定来说,如图2所示,从氮化硅基板的一端画直线至另一端,将氮化硅基板与该直线离得最远的距离作为翘曲量。将其结果示于下述表5。表5实施例8为第一氮化硅电路基板1a的实施例。另外,实施例7、9、10为第二氮化硅电路基板1b的实施例。接着,对实施例1~10、比较例1~3和参考例1~2的氮化硅电路基板的tct特性进行了测定。tct中,将温度-40℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟→温度175℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟的热循环作为一次循环,对500次循环和1500次循环后金属板有无剥离、氮化硅基板有无产生裂纹进行了测定。将其结果示于下述表6。表6由表6所示的结果可知:各实施例和比较例的氮化硅电路基板是tct特性优异的。另外,可知:特别是就1500次循环这样的长期来说,为了充分发挥电路基板的耐久性,需要对金属板侧面角度θ、钎料鼓出部长度w进行控制。(实施例1a~3a、实施例8a、比较例1a、比较例2a和参考例4)将散热片与第一氮化硅电路基板(实施例1~3、8)的背金属板接合,由此制作了实施例1a~3a、实施例8a的第二半导体模块10b。另外,对比较例1和比较例2也接合散热片来制成了比较例1a、比较例2a的半导体模块。此外,作为参考例4,将散热片与第一氮化硅电路基板(实施例4)接合来制作了半导体模块。另外,散热片是由铜板制得的。就各半导体模块来说,对氮化硅基板的翘曲量进行了测定。此外,对半导体模块的tct特性进行了测定。另外,就tct特性来说,将温度-40℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟→温度200℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟作为一次循环,对实施了1000次循环后有无金属板剥离、产生裂纹等不良情况进行了调查。将其结果示于下述表7。表7由上述表7所示的结果可知:各实施例的半导体模块在接合了散热片之后氮化硅基板的翘曲量变得小于0.10mm。其结果是,tct特性也优异。另一方面,比较例1和比较例2是翘曲量变大,tct特性发生了劣化。另外,在如参考例4那样翘曲方向相反的情况下,反而向背面基板侧的翘曲变大(翘曲量以负值表示)。在该情况下,tct特性也发生了劣化。可知:如比较例、参考例那样,当在翘曲大的情况下设置了螺丝固定结构时,应力作用于氮化硅基板,tct特性进一步发生劣化。由此可知,第一氮化硅电路基板对于散热片与表金属板接合而成的结构是有效的。(实施例4b~6b、7b、9b、10b、比较例1b、3b、参考例3)将引线框架与第二氮化硅电路基板(实施例4~6、7、9、10)的表金属板接合,由此制作了实施例4b~6b、7b、9b、10b的半导体模块。另外,对比较例1、3的氮化硅电路基板也接合引线框架来制作了比较例1b、3b的半导体模块。此外,作为参考例3,将引线框架与第一氮化硅电路基板(实施例1)接合来制作了半导体模块。另外,引线框架是由铜板制得的。就各半导体模块来说,对氮化硅基板的翘曲量进行了测定。另外,对半导体模块的tct特性进行了测定。此处,就tct特性来说,将温度-40℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟→温度200℃×保持30分钟→室温(25℃)×保持10分钟作为一次循环,对实施了1000次循环后金属板有无剥离、有无产生裂纹进行了调查。将其结果示于下述表8。表8由上述表8所示的结果可知:各实施例的半导体模块在接合了引线框架后氮化硅基板的翘曲量变得小于0.10mm。其结果是,tct特性也优异。另一方面,比较例1和比较例3是翘曲量变大,tct特性发生了劣化。此外,在如参考例3那样翘曲方向相反的情况下,反而向背面基板侧的翘曲变大(翘曲量以负值表示)。在该情况下,tct特性也发生了劣化。由此可知,第二氮化硅电路基板对于引线框架与表金属板接合而成的模块结构是有效的。以上例示出了本发明的若干实施方式,但这些实施方式仅是作为例子示出的,并不旨在对发明范围进行限定。这些新颖的实施方式是可以通过其他各种方式来实施的,可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、替换、变更等。这些实施方式、其变形例包含于发明范围、主旨中,并且包含于权利要求书所述的发明及其等同的范围中。另外,上述的各实施方式可以相互组合来实施。符号说明1氮化硅电路基板1a第一氮化硅电路基板1b第二氮化硅电路基板2氮化硅基板3表面侧金属板l1氮化硅基板的长边方向长度l2氮化硅基板的短边方向长度l3氮化硅基板的对角线长度4背面侧金属板s氮化硅基板的翘曲量sl1氮化硅基板的长边方向翘曲量sl2氮化硅基板的短边方向翘曲量sl3氮化硅基板的对角线方向翘曲量5半导体器件6引线框架7散热片8螺丝9螺丝接收部10半导体模块10a第一半导体模块10b第二半导体模块11接合层(钎料)鼓出部θ金属板侧面角度w接合层鼓出部长度当前第1页12当前第1页12
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