(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201780026320.6
(22)申请日 2017.04.25
(30)优先权数据
2016-090858 2016.04.28 JP
(85)PCT国际申请进入国家阶段日
2018.10.26
(86)PCT国际申请的申请数据
PCT/JP2017/016425 2017.04.25
(87)PCT国际申请的公布数据
WO2017/188273 JA 2017.11.02
(71)申请人 电化株式会社
地址 日本东京都
(72)发明人 汤浅晃正 西村浩二
(74)专利代理机构 北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277代理人 刘新宇 李茂家(51)Int.Cl.H01L 23/13(2006.01)H05K 3/28(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明的课题在于得到一种功率模块用陶
瓷电路基板，其在陶瓷电路基板中不使生产率降
性恶化及绝缘特性降低的情况发生，
涂布有：防止焊料流动、芯片偏离的绝缘树脂以及防止部分
放电、绝缘性降低的绝缘树脂。通过对于陶瓷电
路基板，将防止焊料流动、芯片偏离的绝缘树脂
以及防止部分放电、绝缘性降低的绝缘树脂分别
部或金属电路间，从而得到功率模块用陶瓷电路
基板。权利要求书1页 说明书8页 附图2页CN 109075136 A 2018.12.21
C N 109075136
A
1.一种功率模块用陶瓷电路基板，是金属电路与陶瓷基板接合而成的陶瓷电路基板，其特征在于，在金属电路的主面上以及在金属电路的外周部和/或金属电路间涂布有绝缘树脂。
2.根据权利要求1所述的功率模块用陶瓷电路基板，其特征在于，所述陶瓷基板为氮化铝、氮化硅或氧化铝基板，所述金属电路由选自铜及铝中的1种以上的金属构成，并且所述绝缘树脂使用含有选自环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂及有机硅树脂中的1种以上的树脂。
3.一种功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，是根据权利要求1或2所述的功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其特征在于，将绝缘树脂同时地涂布在金属电路的主面上以及金属电路的外周部和/或金属电路间。
4.根据权利要求3所述的功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其特征在于，所述绝缘树脂的涂布方法为喷墨印刷法或移印法。
权 利 要 求 书1/1页CN 109075136 A
陶瓷电路基板及其制造方法
技术领域
[0001]本发明关于尤其适用于功率半导体模块等的陶瓷电路基板及其制造方法。
背景技术
[0002]从热导率、成本、安全性等方面出发，已有人利用氧化铝、氧化铍、氮化硅、氮化铝等的陶瓷基板作为利用于功率模块等的电路用基板。这些陶瓷基板通过接合铜、铝等金属电路、散热板，从而作为电路基板使用。相对于树脂基板、以树脂层作为绝缘材料的金属基板稳定地得到高绝缘性为这些陶瓷基板的特长。
[0003]以往，在半导体搭载用陶瓷基板的主面用接合焊料接合具有导电性的金属电路并进一步在金属电路的规定位置搭载了半导体元件而得的陶瓷电路基板已用于电梯、车辆、混合动力车等的功率模块用途。近年来，电路基板朝向小型化、功率模块朝向高输出化发展中，对于陶瓷基板材料除了要求散热特性以外，要求高的电绝缘性，热传导性与绝缘特性优异的氮化铝基板、氮化硅基板等受到关注。
[0004]上述陶瓷电路基板利用焊料接合作为半导体芯片的Si芯片、SiC芯片而使用，但为了防止焊接时焊料本身的流动、芯片的位置偏离，在金属电路的主面涂布了作为阻焊剂的绝缘树脂(专利文献1)。
[0005]此外，尤其在电气化铁路等的车辆用途中在高电压下使用陶瓷电路基板，为了防止来自电路端部、接合部的部分放电、防止因迁移所致的绝缘性劣化，涂布了绝缘树脂(专利文献2)。
[0006]但是，防止焊料流动的阻焊剂一般多采用丝网印刷法涂布在金属电路的主面，作为陶瓷电路基板
的阻焊剂印刷工序的一部分实施。另外，防止部分放电、迁移的绝缘树脂的涂布一般在将半导体元件安装于电路基板上的工序中利用分配器(dispenser)进行涂布。为了涂布这些绝缘树脂，需要个别不同的工序，出现了由生产率降低及因绝缘树脂位置偏离所致的部分放电特性降低及绝缘特性劣化引起的问题。
[0007]专利文献1：日本特开平10-70212号公报
[0008]专利文献2：日本特开2002-76190号公报
发明内容
[0009]本发明的目的在于：鉴于上述课题，提供一种陶瓷电路基板，其在陶瓷电路基板中不使生产率降低、不使因绝缘树脂位置偏离而导致部分放电特性恶化、绝缘特性降低的情况发生，涂布有防止焊料流动、芯片偏离的绝缘树脂以及防止部分放电、绝缘性降低的绝缘树脂，并提供其制造方法。
[0010]解决上述课题的本发明由下列构成。
[0011](1)一种功率模块用陶瓷电路基板，是金属电路与陶瓷基板接合而成的陶瓷电路基板，其特征在于，在金属电路的主面上以及在金属电路的外周部和/或金属电路间涂布有绝缘树脂。
[0012](2)(1)的功率模块用陶瓷电路基板，其特征在于，所述陶瓷基板为氮化铝、氮化硅或氧化铝基板，
所述金属电路由选自铜及铝中的1种以上的金属构成，并且所述绝缘树脂使用含有选自环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂及有机硅树脂中的1种以上的树脂。[0013](3)一种功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，是(1)或(2)所述的功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其特征在于，将绝缘树脂同时地涂布在金属电路的主面上以及金属电路的外周部和/或金属电路间。
[0014](4)(3)的功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其特征在于，所述绝缘树脂的涂布方法为喷墨印刷法或移印法。
附图说明
[0015]图1为表示实施例中使用的陶瓷电路基板的金属电路图案形状的说明图。[0016]图2为表示已对于图1中所示的金属电路涂布绝缘树脂3(阻焊目的)与绝缘树脂4 (防止部分放电及绝缘性降低的目的)的状态的说明图。
[0017]图3为沿图2的A-A方向的剖面图。
具体实施方式
[0018]以下，说明功率模块用陶瓷电路基板的各种实施方式，其次说明陶瓷电路基板的制造方法，但已针对一实施方式记载的特定说明对其他实施方式也适用时，则在其他实施方式中省略其说明。
[0019][功率模块用陶瓷电路基板]
[0020]本发明的第一实施方式涉及的功率模块用陶瓷电路基板为用于功率模块的陶瓷电路基板，将金属电路与陶瓷基板接合而成，其特征在于：在金属电路的主面上以及在金属电路的外周部和/或金属电路间涂布有绝缘树脂。
[0021]涂布绝缘树脂的金属电路的外周部和/或金属电路间包含将金属电路与陶瓷基板接合的焊料部分或经焊料接合的陶瓷基板主面、金属电路主面的外周端部。
[0022](金属电路)
[0023]就金属电路的材料而言，从导电性及热导率的方面出发，可使用铜、铝、银、金等，但从价格方面及之后的电路形成等的观点出发，使用铜或铝。本实施方式中的金属电路可使用由铜或铝、或者铜及铝的2层包覆材料构成的金属。
[0024]对本实施方式中的金属电路的板厚无特别限定，优选0.10～1.5mm。通过使板厚为0.10mm以上，作为功率模块用的电路基板使用时，可确保充分的导电性，金属电路部分的发热等问题得到抑制；通过使板厚为1.5mm以下，金属电路本身的热阻增大，电路基板的散热特性降低的情形得到抑制。
[0025](陶瓷基板)
[0026]本实施方式中，对陶瓷基板不特别限定，可使用氮化硅、氮化铝等氮化物系陶瓷、氧化铝、氧化锆等氧化物系陶瓷、碳化硅等碳化物系陶瓷、硼化镧等硼化物系陶瓷等。用于功率模块时，优选氮化铝、氮化硅等非氧化物系陶瓷、氧化铝等氧化物系陶瓷。
[0027]对陶瓷基板的厚度不特别限定，通过使其为0.2mm以上，从而得到耐久性，通过使其为1.5mm以下，从而可抑制热阻增大，因此优选0.2～1.5mm。
[0028](绝缘树脂)
[0029]本实施方式中的绝缘树脂只要为具有绝缘性的树脂即可，不特别限定，可为以选自环氧树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸系树脂、有机硅树脂中的至少1种以上作为主成分的树脂。
[0030]本实施方式中，以防止焊料流动、芯片偏离为目的的绝缘树脂(第一绝缘树脂)与以防止部分放电、绝缘性降低为目的的绝缘树脂(第二绝缘树脂)分别涂布在金属电路的主面上以及金属电路的外周部和/或金属电路间。
[0031]另外，第一绝缘树脂与第二绝缘树脂可为以同一树脂作为主成分者，也可为以不同的树脂作为主成分者。
[0032]涂布于陶瓷电路基板的绝缘树脂的厚度并无特别限制，优选印刷成5～500μm的厚度。
[0033][接合方法]
[0034]在陶瓷基板上接合金属电路及金属板的方法有利用焊料的活性金属法等、直接在陶瓷基板上配置金属电路板、金属板并在非活性气氛下加热的直接接合法。例如，已知将铜板与陶瓷基板接合时，若将无氧铜板的表面经氧化处理而得者、韧炼铜(tough-pitch copper)板配置在氧化铝等氧化物系陶瓷基板上并在非活性气体中加热，则铜板与陶瓷基板会直接接合。本实施方式中，不论哪种情况都得到同样的效果。
[0035]另外，作为形成金属电路板的规定电路图案的方法，有在将金属板接合后在该金属板的表面形成电路形状的抗蚀剂并利用蚀刻进行图案化的方法、预先利用压制、蚀刻形成了电路形状的金属板后接合于陶瓷基板的方法等。在形成了图案后，视需要也可对于金属板实施镀Ni、镀Ni合金、镀金、镀银、防锈处理。
[0036][功率模块用陶瓷电路基板的制造方法]
[0037]本发明的一实施方式的功率模块用陶瓷电路基板的制造方法，其特征在于：在金属电路与陶瓷基板接合而成的陶瓷电路基板中，将绝缘树脂同时地涂布在金属电路的主面上以及金属电路的外周部或金属电路间。所谓在此的同时地涂布，意指将向金属电路的主面上的涂布以及向金属电路的外周部或金属电路间的涂布在一连串的工序中连续地或同时地进行。
[0038]另外，上述绝缘树脂的涂布方法可为使用了喷墨印刷法或移印法的印刷。特别地，喷墨印刷法为除了墨以外非接触于电路基板的直接图案化法，通过输入印刷数据，在高度不同的印刷面也能以良好位置精度、有效率地进行印刷。另外，在印刷宽度窄的金属电路的外周部、金属电路间、或在陶瓷基板与金属电路主面之间的高低差部分也能理想地进行印刷。在移印法中，在印刷宽度窄的金属电路的外周部、金属电路间、或在陶瓷基板与金属电路主面之间的高低差部分也能理想地进行印刷。
[0039][印刷精度]
[0040]在本实施方式的陶瓷电路基板的制造方法中，将绝缘树脂以偏离量为0.4mm以下、优选为0.25mm以下、更优选为0.2mm以下的印刷精度涂布于陶瓷电路基板。
[0041][部分放电特性]
[0042]本实施方式的陶瓷电路基板的部分放电电荷量为1.0pC以下，优选为0.7pC以下，更优选为0.5pC以下。
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