電路基板以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)施方式大致涉及電路基板以及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，從工業(yè)用設(shè)備的高性能化或者地球環(huán)境問(wèn)題等的觀點(diǎn)出發(fā)，在電動(dòng)車(chē)或 者電車(chē)等中使用用于對(duì)大電流、高電壓進(jìn)行控制的功率模塊。并且，作為半導(dǎo)體元件，具有 高輸出的SiC元件等半導(dǎo)體元件的開(kāi)發(fā)得到發(fā)展。此外，伴隨著半導(dǎo)體元件的高輸出化，作 為安裝半導(dǎo)體元件的電路基板，謀求具有優(yōu)異的耐久性的電路基板。
[0003] 作為電路基板，能夠舉出具備陶瓷基板以及金屬電路板的絕緣電路基板等。電路 基板的可靠性用TCT(Temperature Cycle Test:TCT，溫度循環(huán)測(cè)試)評(píng)價(jià)。TCT是指如下的 檢查方法:在將低溫保持-室溫保持-高溫保持-室溫保持的處理反復(fù)進(jìn)行一定循環(huán)后， 在電路基板中檢查有無(wú)金屬電路板的剝離、有無(wú)陶瓷基板的裂紋等。將用TCT評(píng)價(jià)的可靠性 也稱(chēng)為T(mén)CT可靠性。
[0004] 作為具有高TCT可靠性的電路基板，公知有具備具有像富士山腳下的原野那樣的 原野形狀的端面的銅電路板的電路基板。具有原野形狀的端面的銅電路板例如通過(guò)對(duì)端面 進(jìn)行加工而使其平緩地傾斜來(lái)形成。
[0005] 在具有原野形狀的端面的銅電路板中，需要使厚度為0.8_以下。原野形狀的端面 例如通過(guò)對(duì)銅電路板進(jìn)行蝕刻而形成。為了對(duì)銅電路板進(jìn)行蝕刻，需要使用氯化鐵、氯化銅 等藥液。雖然能夠進(jìn)行厚銅電路板的蝕刻的蝕刻技術(shù)的開(kāi)發(fā)得到發(fā)展，但在使用上述藥液 的情況下，若銅電路板的厚度比〇.8mm厚則難以對(duì)銅電路板進(jìn)行蝕刻。在上述蝕刻中，不僅 耗費(fèi)成本，而且存在因廢液處理而對(duì)環(huán)境造成影響的問(wèn)題。
[0006] 若半導(dǎo)體元件的高輸出化得到發(fā)展則需要對(duì)半導(dǎo)體元件賦予大電流或者高電壓。 因此，期望加厚銅電路板從而提高電路基板的冷卻效果。然而，若使銅電路板的厚度比 0.7_厚，則存在因銅電路板的高熱膨脹率而使TCT可靠性降低的情況。
[0007] 并且，在具有原野形狀的端面的銅電路板中，難以在端部搭載半導(dǎo)體元件。為了確 保搭載半導(dǎo)體元件的空間、并且確保銅電路板的電路圖案間的尺寸，需要考慮原野形狀而 加大銅電路板。因此，電路設(shè)計(jì)的自由度降低。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)第2011/034075號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在實(shí)施方式中，提供一種即便加厚銅電路板也具有高TCT可靠性，且在電路設(shè)計(jì)中 具有尚自由度的電路基板。
[0012] 實(shí)施方式所涉及的電路基板具備：陶瓷基板，具有第一面和與第一面對(duì)置的第二 面;銅電路板，設(shè)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°以下的截面的內(nèi)角的角度Θ、設(shè)置在表面上的25mm2以上的半導(dǎo)體元 件搭載部；以及接合層，將陶瓷基板與銅電路板接合。接合層具備露出部，該露出部以露出 至銅電路板的外側(cè)、且沿著銅電路板的側(cè)面攀上的方式設(shè)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。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是示出電路基板的一例的圖。
[0014]圖2是示出電路基板的一例的圖。
[0015]圖3是示出電路基板的一例的圖。
[0016] 圖4是示出電路基板的一例的圖。
[0017] 圖5是示出半導(dǎo)體裝置的一例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 圖1是示出電路基板的構(gòu)造例的圖。圖1所示的電路基板1具備陶瓷基板2、銅電路 板3、接合層4。
[0019] 陶瓷基板2例如具有第一面和與第一面對(duì)置的第二面。作為陶瓷基板2,例如能夠 使用氮化硅基板、氮化鋁基板、或者氧化鋁基板等。
[0020] 作為氮化硅基板，例如能夠使用具有70W/m · K以上的導(dǎo)熱系數(shù)、且具有600MPa以 上的基于3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的彎曲強(qiáng)度(3點(diǎn)彎曲強(qiáng)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以下的導(dǎo)熱系數(shù)的情況下也具有高強(qiáng)度。因此，能夠使厚度為 0· 1mm以上1.0mm以下、優(yōu)選為0· 1mm以上0.4mm以下。通過(guò)減薄陶瓷基板，能夠提高導(dǎo)熱系 數(shù)。氮化硅基板的3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度更優(yōu)選為650MPa以上。
[0021]作為氮化鋁基板，例如能夠使用具有160W/m · K以上的導(dǎo)熱系數(shù)、且具有300MPa以 上的3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的氮化鋁基板。氮化鋁基板的強(qiáng)度為300MPa以上550MPa以下，強(qiáng)度低。因 此，氮化鋁基板的厚度優(yōu)選為0.5mm以上1.2mm以下。并且，在氮化鋁基板中，能夠使導(dǎo)熱系 數(shù)為160W/m · K以上、進(jìn)而為200W/m · K以上。
[0022]作為氧化鋁基板，例如能夠使用具有20W/m · K以上40W/m · K以下的導(dǎo)熱系數(shù)、且 具有400MPa以上的3點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的氧化錯(cuò)基板。氧化錯(cuò)基板比氣化娃基板、氣化錯(cuò)基板廉 價(jià)。
[0023] 銅電路板3設(shè)置在陶瓷基板2的單面(第一面)上。銅電路板3夾著接合層4接合在陶 瓷基板2的第一面上。
[0024] 銅電路板3具有設(shè)置在表面上的半導(dǎo)體元件搭載部。此時(shí)，銅電路板3優(yōu)選在截面 上具有85°以上95°以下的角度Θ(也稱(chēng)為端部的截面角度Θ)的內(nèi)角。
[0025] 通過(guò)在銅電路板3的截面上使銅電路板3的內(nèi)角為大致直角，能夠?qū)~電路板3端 部作為半導(dǎo)體元件搭載部使用。并且，容易利用CCD相機(jī)等位置檢測(cè)器檢測(cè)銅電路板3端部。 為了提高銅電路板3端部的檢測(cè)精度，優(yōu)選使角度Θ為89°以上91°以下、更優(yōu)選為90°。
[0026] 半導(dǎo)體元件搭載部的面積優(yōu)選為25mm2以上。通過(guò)增大半導(dǎo)體元件搭載部的面積 能夠提高電路設(shè)計(jì)的自由度。半導(dǎo)體元件搭載部的面積更優(yōu)選為1 cm2以上（100mm2以上）。 [0027]此處，半導(dǎo)體元件搭載部的面積是能夠作為半導(dǎo)體元件的搭載區(qū)域使用的銅電路 板3的表面積。例如，在圖1所示的電路基板1中，半導(dǎo)體元件搭載部設(shè)置在銅電路板3的上表 面。
[0028] 作為半導(dǎo)體元件搭載部的表面形狀，例如能夠舉出正方形狀、長(zhǎng)方形狀等四邊形 狀。為了在截面上將銅電路板3的內(nèi)角的角度Θ調(diào)整至85°以上95°以下，對(duì)銅電路板3進(jìn)行沖 壓加工的方法是有效的。為了進(jìn)行沖壓加工，半導(dǎo)體元件搭載部的形狀優(yōu)選為四邊形狀那 樣的簡(jiǎn)單形狀。在半導(dǎo)體元件搭載部的表面形狀為四邊形狀的情況下，也可以使至少一邊 為波浪線狀、S字狀。此外，也可以使半導(dǎo)體元件搭載部的表面形狀為圓形狀、橢圓形狀、多 邊形狀等。
[0029] 銅電路板3的厚度T優(yōu)選為0.7mm以上。對(duì)于銅電路板3的厚度的上限，雖然并無(wú)特 殊限定，但例如優(yōu)選為7mm以下。若厚度超過(guò)7mm，則難以在截面上將銅電路板3的內(nèi)角的角 度Θ調(diào)整至85°以上95°以下。銅電路板3的厚度T優(yōu)選為1mm以上7mm以下、更優(yōu)選為2mm以上 5mm以下。
[0030] 接合層4將陶瓷基板2和銅電路板3接合。接合層4例如優(yōu)選含有Ag、Cu以及Ti。優(yōu)選 接合層4的Ag濃度為50質(zhì)量％以上80質(zhì)量％以下、Cu濃度為20質(zhì)量％以上50質(zhì)量％以下、Ti 濃度為1質(zhì)量％以上7質(zhì)量％以下。接合層4例如通過(guò)在涂布包含Ag、Cu以及Ti的活性金屬釬 料膏后進(jìn)行加熱而粘合在陶瓷基板2以及銅電路板3上來(lái)形成。
[0031] 作為活性金屬釬料，也可以除了Ag、Cu、Ti以外還添加5質(zhì)量％以上25質(zhì)量％以下 的Sn以及In中的一方或者兩方。通過(guò)添加 Sn以及In中的至少一方，接合層4的柔軟性提高， 能夠提高TCT可靠性。并且，接合溫度降低，因此能夠提高TCT可靠性。接合層4例如可以是活 性金屬釬料所含的金屬成分與銅電路板3的反應(yīng)層。
[0032]接合層4的厚度優(yōu)選為20μηι以上200μηι以下。在接合層4的厚度小于20μηι的情況下， 容易形成陶瓷基板2與銅電路板3的未接合部。并且，若超過(guò)200μπι則接合強(qiáng)度等的特性難以 提高。另外，也可以將接合層4的由陶瓷基板2和銅電路板3夾著的部分的厚度看做接合層4 的厚度。銅電路板3相對(duì)于陶瓷基板2的接合強(qiáng)度(剝離強(qiáng)度)優(yōu)選為10kN/m以上。
[0033]接合層4具有露出至銅電路板3的外側(cè)的露出部。露出部設(shè)置成沿著銅電路板3的 側(cè)面攀上。即，銅電路板3的一部分在厚度方向上埋入接合層4。如圖1所示，將露出部的寬度 稱(chēng)為接合層4的露出量W1。將在銅電路板3的厚度方向上接合層4的因攀上而與銅電路板的 側(cè)面接觸的部分的長(zhǎng)度(銅電路板3的埋入接合層4的部分的深度)稱(chēng)為接合層4的攀上量 W2。露出量W1和攀上量W2的值例如能夠通過(guò)活性金屬釬料膏的組成、接合時(shí)的熱處理?xiàng)l件 控制。
[0034] 露出量W1例如優(yōu)選為0.1mm以上2mm以下。若露出量W1小于0.1mm則應(yīng)力的緩和容 易變得不充分。若應(yīng)力的緩和不充分則TCT可靠性容易降低。若露出量W1超