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公開番号2025065863
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-22
出願番号2023175356
出願日2023-10-10
発明の名称凹部付き基板、セラミックス配線基板及びパワーモジュール
出願人デンカ株式会社
代理人弁理士法人IPX
主分類H01L 23/12 20060101AFI20250415BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の周縁部と凹部との間に十分な接合強度が得られる凹部付き基板並びにかかる凹部付き基板を備えるセラミックス配線基板及びパワーモジュールを提供する。
【解決手段】パワーモジュールにおいて、凹部81付きセラミックス配線基板は、第1の金属層8を有する。凹部81は、第1の金属層8の表面800から基板の厚さ方向に凹没して形成される。凹部81は、表面に連続する壁面811と、平坦な底面812と、壁面と底面とに連続し、底面から厚さ方向に窪んだ窪み813と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
凹部付き基板であって、
前記基板は、表面を有し、
前記凹部は、前記表面から前記基板の厚さ方向に凹没して形成され、
前記凹部は、前記表面に連続する壁面と、平坦な底面と、前記壁面と前記底面とに連続し、前記底面から前記厚さ方向に窪んだ窪みとを有する、凹部付き基板。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記基板の前記厚さ方向に対する前記壁面の傾斜角度は、前記厚さ方向に沿って略一定である、凹部付き基板。
【請求項３】
請求項２に記載の凹部付き基板において、
前記基板の前記厚さ方向に対する前記壁面の傾斜角度は、１０°以上４０°以下である、凹部付き基板。
【請求項４】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記基板の前記厚さ方向に沿った断面で見たとき、前記凹部の開口の幅は、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、凹部付き基板。
【請求項５】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記凹部の開口から前記底面までの深さをＤ１［ｍｍ］とし、前記凹部の開口から前記窪みまでの最大深さをＤ２［ｍｍ］としたとき、Ｄ２／Ｄ１は、１．０５以上１．２５以下である、凹部付き基板。
【請求項６】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記凹部の開口から前記底面までの深さをＤ１［ｍｍ］とし、前記基板の厚さをＴ［ｍｍ］としたとき、Ｄ１／Ｔは、０．５以上０．９以下である、凹部付き基板。
【請求項７】
請求項６に記載の凹部付き基板において、
前記基板の厚さＴは、０．６ｍｍ以上１ｍｍ以下である、凹部付き基板。
【請求項８】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記基板の前記厚さ方向に沿った断面で見たとき、前記底面の幅をＷ１［ｍｍ］とし、前記窪みの最大幅をＷ２［ｍｍ］としたとき、Ｗ２／Ｗ１は、０．３以上０．６以下である、凹部付き基板。
【請求項９】
請求項１に記載の凹部付き基板において、
前記基板は、金属板である、凹部付き基板。
【請求項１０】
セラミックス配線基板であって、
セラミックス板と、
前記セラミックス板の一方の面側に設けられ、請求項９に記載の凹部付き基板で構成された第１の金属層と、
前記セラミックス板の他方の面側に設けられた第２の金属層とを備える、セラミックス配線基板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹部付き基板、セラミックス配線基板及びパワーモジュールに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電鉄用、発電用、電気自動車／ハイブリッド自動車用モーター等の高出力モーターを制御するインバータには、ＩＧＢＴモジュール等のパワーモジュールが使用される（特許文献１参照）。
このパワーモジュールは、セラミックス基材の両面に金属層が設けられたセラミックス絶縁基板と、セラミックス絶縁基板の金属層上に接合された半導体素子とを備えている。
また、金属層に対する半導体素子の位置決めの精度を高めるべく、金属層の表面に半導体素子を収容する凹部を形成することも行われる。
【０００３】
凹部は、金属層の表面に、例えば、ウェットエッチングにより形成される。
図５は、従来の凹部を形成する方法を説明するための図である。図６は、図５に示す方法で形成された凹部の構成を示す断面図である。なお、図５中、上側の図は、平面図であり、下側の図は、断面図である。
具体的には、まず、金属層８０'を用意し（図５（ａ）参照）、凹部８１'を形成すべき領域を除いて、金属層８０'の表面にマスクＭ'を形成する（図５（ｂ）参照）。次に、このマスクＭ'を使用して金属層８０'に対してウェットエッチングを行なう。これにより、マスクＭ'から露出する金属層８０'がエッチング液に溶解することにより除去されて、凹部８１'が形成される。
【０００４】
その後、マスクＭ'を除去することにより、表面に凹部８１'が形成された金属層８０'が得られる（図５（ｃ）参照）。
しかしながら、かかる方法では、図６に示すように、凹部８１'の角部に、裾を引くような形状（いわゆる「ダレ８９'」）が生じ易い。この場合、凹部８１'内に接合剤を供給すると、接合剤が凹部８１'の中央部に集まってしまう。その結果、半導体素子の周縁部と金属層８０'との間に十分な接合強度を得ることが困難となる。
半導体素子は、熱膨張することにより、中央部より周縁部の伸縮が大きくなる傾向にあるが、周縁部と金属層８０'との間の接合強度が十分でないと、当該部分から剥離し易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２１－１８５６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では上記事情に鑑み、半導体素子の周縁部と凹部との間に十分な接合強度が得られる凹部付き基板、並びに、かかる凹部付き基板を備えるセラミックス配線基板及びパワーモジュールを提供することとした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、凹部付き基板が提供される。この基板における基板は、表面を有する。凹部は、表面から基板の厚さ方向に凹没して形成される。凹部は、表面に連続する壁面と、平坦な底面と、壁面と底面とに連続し、底面から厚さ方向に窪んだ窪みとを有する。
【０００８】
かかる態様によれば、半導体素子の周縁部と金属層との間に十分な接合強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のパワーモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。
図１に示す第１の金属層の一部の構成を示す平面図である。
図２中のＡ－Ａ線断面図である。
図３に示す第１の金属層を形成する方法を説明するための図である。
従来の凹部を形成する方法を説明するための図である。
図５に示す方法で形成された凹部の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
まず、本発明のパワーモジュールの一実施形態について説明する。
図１は、本発明のパワーモジュールの一実施形態の構成を示す断面図である。
以下の説明では、図１中の上側を「上」又は「上方」と言い、下側を「下」又は「下方」と言う。
図１に示すパワーモジュール１は、ベース板２と、ベース板２上に第１の半田３を介して接合されたセラミックス配線基板４と、セラミックス配線基板４上に第２の半田５を介して接合された半導体素子６とを備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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