絕緣基板用包覆材料制造技術

一種包覆材料（1A），其具備：由Ni或Ni合金形成的Ni層（4）；在Ni層（4）的一側配置的由Ti或Ti合金形成的Ti層（6）；和在Ti層（6）的與Ni層（4）配置側相反的一側配置的由Al或Al合金形成的第一Al層（7）。Ni層（4）與Ti層（6）通過包覆軋制而接合。在Ni層（4）與Ti層（6）之間介有Ni層（4）的構成元素的至少Ni與Ti層（6）的構成元素的至少Ti合金化而生成的Ni-Ti系超彈性合金層（5）。Ti層（6）與第一Al層（7）相互相鄰并通過包覆軋制而接合。

Coating material for insulating substrate

A coating material (1A), includes a Ni layer formed by Ni or Ni alloy (4); in the Ni layer Ti layer (4) formed by Ti or Ti alloy side configuration (6); and (6) in the Ti layer and Ni layer (4) opposite side configuration one side of the configuration formed by Al or Al alloy Al the first layer (7). The Ni layer (4) is bonded to the Ti layer (6) by means of clad rolling. A Ni-Ti based superelastic alloy layer () is formed by alloying at least Ti of the constituent elements of the Ni layer (4) with the Ti layer (Ni) and the Ni layer (6) of the constituent elements of the Ti layer (6). The Ti layer (6) is adjacent to the first Al layer (7) and is bonded by cladding rolling.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于半導體元件散熱的絕緣基板用包覆材料、其制造方法、半導體模塊用基底(基座:base)、以及半導體模塊。此外，在本說明書中，“板”這一術語以包含“箔”的意思來使用。
技術介紹
功率半導體模塊等半導體模塊，釋放由于半導體元件的工作而從半導體元件產生的熱，所以具備散熱部件(例如熱沉、冷卻器)。而且，在該半導體模塊中，在半導體元件與散熱部件之間配置有用于使從半導體元件產生的熱傳遞到散熱部件的散熱用絕緣基板。該絕緣基板，雖然是熱的導體，但作為電絕緣體而發揮作用，具體而言，具備作為電絕緣層的陶瓷層和在其單面上接合的包括布線層(電路層)的金屬層(例如參照專利文獻I 4)。而且，在絕緣基板的金屬層上通過軟釬焊而接合有半導體元件。作為布線層，近年來開始使用由Al或Al合金形成的Al層。其原因在于Al層的電特性以及熱特性優異，另外能夠實現絕緣基板制造成本的降低。但是，Al層的軟釬料接合性差。因此，在布線層為Al層的情況下，在絕緣基板的金屬層上形成例如鍍Ni層作為Ni層，以使得能夠在絕緣基板上通過軟釬焊來接合半導體元件。這里，關于在絕緣基板的金屬層上形成的鍍Ni層等Ni層，在其厚度為約數μπι的情況下，由于在通過硬釬焊來接合絕緣基板與散熱部件時所施加的熱、和/或通過軟釬焊在絕緣基板上接合半導體元件時所施加的熱，在Ni層的表面產生大的凹凸，其結果，有時實質上無法實現半導體元件向絕緣基板的安裝。因此，Ni層的厚度優選比較厚，如果詳述則特別優選為15 μπι以上。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2004-328012號公報專利文獻2:日本特開2004-235503號公報專利文獻3:日本特開2006-303346號公報專利文獻4:日本特開2009-147123號公報
技術實現思路
然而，在半導體模塊中，伴隨半導體元件的工作，半導體元件的溫度會從室溫上升至150 300°C。因此，在每次半導體元件工作時，在絕緣基板中都會發生從室溫到半導體元件的工作溫度的溫度變化。由于該溫度變化和/或其反復(即冷熱循環)，在絕緣基板上產生起因于構成絕緣基板的各層的熱膨脹差的熱應力，由于該熱應力，有時發生絕緣基板的翹曲、絕緣基板中的各接合界面的開裂、剝離等不良情況。尤其是，在Ni層的厚度較厚的情況下，這樣的不良情況容易發生。而且，在使Ni層與Al層相互相鄰地接合的情況下，在Ni層與Al層之間(即，Ni層與Al層的接合界面)形成強度弱的合金層，在該合金層中容易發生開裂和剝離等不良情況。本專利技術是鑒于上述的技術背景而作出的，其目的在于提供在上述那樣的絕緣基板中使用的、軟釬料接合性良好且能夠防止接合界面的開裂和剝離等不良情況的發生的包覆材料(復合材:cladding material)、其制造方法、半導體模塊用基底、以及半導體模塊。本專利技術提供下面的技術方案。(I) 一種絕緣基板用包覆材料，其特征在于，在表面被接合半導體元件的由Ni或Ni合金形成的Ni層與在所述Ni層的一側配置的由Ti或Ti合金形成的Ti層通過包覆軋制(復合軋制)而接合，并且，在所述Ni層與所述Ti層之間介有N1-Ti系超彈性合金層，所述N1-Ti系超彈性合金層是所述Ni層的構成元素的至少Ni與所述Ti層的構成元素的至少Ti合金化而生成的，所述Ti層與在所述Ti層的與所述Ni層配置側相反的一側配置的由Al或Al合金形成的第一 Al層相互相鄰并通過包覆軋制而接合。(2)根據前項I所述的絕緣基板用包覆材料，在所述Ni層與所述Ti層通過溫或熱包覆軋制而接合之后，所述Ti層與所述第一 Al層通過冷或溫包覆軋制而接合。(3)根據前項I或2所述的絕緣基板用包覆材料，所述第一 Al層與在所述第一 Al層的與所述Ti層配置側相反的一側配置的釬料層通過包覆軋制而接合。(4)根據前項I 3的任一項所述的絕緣基板用包覆材料，所述第一 Al層由純度為99.99質量％以上的Al形成。(5)—種絕緣基板，其特征在于，具備:陶瓷層、在所述陶瓷層的一側配置的第I金屬層和在所述陶瓷層的與所述第I金屬層配置側相反的一側配置的第2金屬層，所述第I金屬層與所述陶瓷層接合，并且，所述陶瓷層與所述第2金屬層接合，所述第I金屬層包含前項I 3的任一項所述的包覆材料。(6)根據前項5所述的絕緣基板，所述包覆材料的所述第一 Al層由純度為99.99質量％以上的Al形成，所述第一 Al層與所述陶瓷層相互相鄰并通過釬焊而接合。(7)根據前項5所述的絕緣基板，所述第I金屬層還包含由Al或Al合金形成的第二 Al層，所述包覆材料的所述第一 Al層與所述第二 Al層相互相鄰并通過釬焊而接合，并且，所述第二 Al層與所述陶瓷層相互相鄰并通過釬焊而接合。(8)根據前項7所述的絕緣基板，所述第一 Al層由純度低于99.99質量％的Al或Al合金形成，所述第二 Al層由純度為99.99質量％以上的Al形成。(9)根據前項8所述的絕緣基板，所述第二 Al層的厚度比所述第一 Al層厚。(10)根據前項5 9的任一項所述的絕緣基板，所述第2金屬層包含由Al或Al合金形成的第三Al層，所述陶瓷層與所述第三Al層通過釬焊而接合。(11) 一種絕緣基板用包覆材料的制造方法，其特征在于，包括:第I接合工序，通過包覆軋制將在表面被接合半導體元件的由Ni或Ni合金形成的Ni層與在所述Ni層的一側配置的由Ti或Ti合金形成的Ti層接合，由此，在所述Ni層與所述Ti層之間形成所述Ni層的構成元素的至少Ni與所述Ti層的構成元素的至少Ti合金化而生成的N1-Ti系超彈性合金層；和第2接合工序，使所述Ti層與在所述Ti層的與所述Ni層配置側相反的一側配置的由Al或Al合金形成的第一 Al層相互相鄰并通過包覆軋制而接合。(12)根據前項11所述的絕緣基板用包覆材料的制造方法，在所述第I接合工序中，通過溫或熱包覆軋制將所述Ni層與所述Ti層接合，在所述第2接合工序中，在所述第I接合工序之后，通過冷或溫包覆軋制將所述Ti層與所述第一 Al層接合。(13)根據前項11或12所述的絕緣基板用包覆材料的制造方法，還具備下述第3接合工序:通過包覆軋制將所述第一 Al層與在所述第一 Al層的與所述Ti層配置側相反的一側配置的釬料層接合。(14)根據前項11 13的任一項所述的絕緣基板用包覆材料的制造方法，所述第一 Al層由純度為99.99質量％以上的Al形成。(15)—種絕緣基板的制造方法，其特征在于，所述絕緣基板具備陶瓷層、在所述陶瓷層的一側配置的第I金屬層和在所述陶瓷層的與所述第I金屬層配置側相反的一側配置的第2金屬層，所述制造方法包括:將所述第I金屬層與所述陶瓷層接合的第4接合工序；和將所述陶瓷層與所述第2金屬層接合的第5接合工序，所述第I金屬層包含前項I 3的任一項所述的包覆材料。(16)根據前項15所述的絕緣基板的制造方法，所述第I金屬層的所述包覆材料的所述第一 Al層，由純度為99.99質量％以上的Al形成，在所述第4接合工序中，使所述第一 Al層與所述陶瓷層相互相鄰并通過釬焊而接八口 ο(17)根據前項15所述的絕緣基板的制造方法，所述第I金屬層還包含由Al或Al合金形成的第二 Al層，在所述第4接合工序中，使所述包覆材料的所述第一 Al層與所述第二 Al層本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：大瀧篤史，大山茂，
申請(專利權)人：昭和電工株式會社，
類型：
國別省市：