CN110998839B - 功率模块 - Google Patents

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Abstract

功率模块1，其具备底板2、接合于底板2上的陶瓷绝缘基板4、和接合于陶瓷绝缘基板4上的半导体元件6，底板2的与陶瓷绝缘基板4呈相反侧的面2b具有凸状的翘曲2c，温度从150℃到25℃的降温时的底板2的线性热膨胀系数α1(×10‑6/K)及陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2(×10‑6/K)满足下述式(1)。
Figure DDA0002379682600000011

Description

功率模块
技术领域
本发明涉及具备IGBT(绝缘栅双极晶体管，Insulated Gate BipolarTransistor)等半导体元件的功率模块。
背景技术
对电气铁路用、发电用、电动汽车/混合动力汽车用电动机等高输出电动机进行控制的逆变器(inverter)使用IGBT模块等功率模块。作为功率模块，主流是具有如下结构：将Si等半导体元件与AlN、Al2O3、Si3N4等陶瓷绝缘基板与导热性优异的Cu、Al、Al-SiC底板(base plate)等焊接，安装布线、电极、树脂外壳后，用有机硅凝胶等进行填充的结构(专利文献1)。
通常，功率模块借助散热润滑脂等螺纹固定于散热器等散热部件而使用。在高输出用途的功率模块中，来自半导体元件的发热量多，如何有效地散热为重要的课题，在散热不充分的情况下，有时半导体元件温度超过允许温度、发生故障等。特别是散热润滑脂部分的热阻在功率模块整体的热阻中所占的比例大，如何降低该部分的热阻是重要的。
对于陶瓷绝缘基板而言，由于陶瓷材料的影响，陶瓷绝缘基板自身为线性热膨胀系数比较小的部件，在焊接于线性热膨胀系数比较大的Cu等金属底板的情况下，有时底板的散热面的形状成为凹状的翘曲、在散热面产生凹陷。因此，作为这样的用途的底板，使用了导热性高、具有与接合的陶瓷绝缘基板接近的线性热膨胀系数的由铝或铝合金与碳化硅形成的复合体(专利文献2)。
在上述的用途中使用平坦的底板的情况下，由于因底板与陶瓷绝缘基板的热膨胀系数差异而在两者接合时产生的应力、在之后的基于树脂密封等的封装化时产生的应力，导致要与散热部件等密合的一侧的底板面弯曲为凹状，在将散热片固定于底板时，得不到充分的密合性。作为解决该问题的方法，已知有预先使要与散热片等接合的底板的板面呈凸型弯曲的赋予翘曲的加工的技术(专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-84077号公报
专利文献2：日本特开平3-509860号公报
专利文献3：日本特开平11-330308号公报
发明内容
发明要解决的问题
陶瓷绝缘基板的构成根据功率模块的用途、输出、耐压而选定，其结果，陶瓷绝缘基板的线性热膨胀系数因底板的构成而异。另外，在进行封装化的过程中用于接合的焊料的种类等不同，由此出现下述问题：功率模块的散热面的形状不同，与目标散热片等散热部件密合侧的面的翘曲、平面度不适宜，产生安装了散热片等散热部件时的空隙、所谓的空气隙，散热性降低。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供具有能适宜地密合于散热部件的散热面的功率模块。
用于解决问题的方案
本发明在一个方式中为功率模块，其具备底板、接合于底板上的陶瓷绝缘基板、和接合于陶瓷绝缘基板上的半导体元件，底板的与陶瓷绝缘基板呈相反侧的面具有凸状的翘曲，温度从150℃到25℃的降温时的底板的线性热膨胀系数α1(×10-6/K)及陶瓷绝缘基板的线性热膨胀系数α2(×10-6/K)满足下述式(1)。
[数学式1]
Figure BDA0002379682580000021
优选地，接合于陶瓷绝缘基板的底板的翘曲的大小与同陶瓷绝缘基板接合前的底板的翘曲的大小之差是每10cm长度为20μm以下。
优选地，陶瓷绝缘基板具备陶瓷基材、和设置于陶瓷基材的两面的金属层，陶瓷基材由AlN、Si3N4或Al2O3形成，金属层由选自由Cu、Al、Mo、包含Cu及Mo的合金、以及包含Cu及W的合金组成的组中的至少1种形成，陶瓷绝缘基板的线性热膨胀系数α2为5～9(×10-6/K)。
优选地，底板包含：金属基复合体、包含Cu及Mo或包含Cu及W的合金、或者由Cu及Mo形成或由Cu及W形成的多层金属板，所述金属基复合体包含：包含Al或Mg的金属、和选自由SiC、Si3N4、Al2O3、SiO2及AlN组成的组中的至少1种，底板的线性热膨胀系数α1为5～9(×10-6/K)、热导率为150W/mK以上。
底板的与陶瓷绝缘基板呈相反侧的面优选进行了机械加工或磨削加工。
在底板的与陶瓷绝缘基板呈相反侧的面安装了散热部件时的该面的平面度优选为30μm以下。
半导体元件优选由Si、SiC及GaN中的任一者形成。
上述的功率模块优选用作电车或汽车的驱动逆变器。
发明的效果
本发明能够提供具有能适宜地密合于散热部件的散热面的功率模块。由此，还能提供富有散热性的功率模块。
附图说明
[图1]为示出功率模块的一实施方式的截面图。
[图2]为示出带散热部件的功率模块的一实施方式的截面图。
[图3]为示出实施例中使用的陶瓷绝缘基板的截面图，(a)为示出3层结构(1层金属层型)、(b)为示出5层结构(2层金属层型)的陶瓷绝缘基板的截面图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，本发明不限定于这些实施方式是显而易见的。
图1为示出功率模块的一实施方式的截面图。如图1所示，功率模块1具备：底板2、借助第1焊料3接合于底板2上的陶瓷绝缘基板4、及借助第2焊料5接合于陶瓷绝缘基板4上的半导体元件6。
陶瓷绝缘基板4具备：陶瓷基材7、设置于陶瓷基材7的一面的第1金属层8、和设置于陶瓷基材7的另一面的第2金属层9。即，在陶瓷基材7的两面分别设置有金属层8、9。至少第2金属层9形成有电路(金属电路)。第1金属层8可以形成也可以不形成电路(金属电路)。底板2借助第1焊料3接合于第1金属层8。半导体元件6借助第2焊料5接合于第2金属层9的规定部分、并且由铝线(aluminum wire)等金属线10与第2金属层9的规定部分连接。
设置于底板2上的上述各构成要素例如由一面开口的中空箱状的树脂制的壳体11盖上并收被纳于壳体11内。在底板2与壳体11之间的中空部分填充有有机硅凝胶等填充材料12。贯通壳体11的电极13借助第3焊料14以能与壳体11的外部电连接的方式与第2金属层9的规定部分接合。
在底板2的边缘部形成有例如将散热部件安装于功率模块1时的螺纹固定用的安装孔2a。安装孔2a的数量例如为4个以上。也可以在底板2的边缘部形成有底板2的侧壁成为截面U字状那样的安装槽来代替安装孔2a。
此处，对将散热部件安装于功率模块1的情况进行说明。图2为示出安装有散热部件的功率模块(方便起见也称为“带散热部件的功率模块”)的一实施方式的截面图。如图2所示，带散热部件的功率模块21具备：上述的功率模块1、和安装于功率模块1的底板2侧的散热片等散热部件22。散热部件22通过插入至在底板2形成的安装孔2a的螺纹(螺栓)23而被螺纹固定于功率模块1(底板2)。散热部件22的功率模块1侧的面呈大致平面状。
在功率模块1的底板2与散热部件22之间，为了确保两者的密合性，配置有润滑脂(散热润滑脂)24。润滑脂24通常具有1～2W/mK左右的热导率，在带散热部件的功率模块21的构成构件中呈最大的热阻。即，为了提高功率模块1的散热性，重要的是尽可能减小该润滑脂24的热阻。
因此，使用热导率高的散热润滑脂作为润滑脂24、并且减薄该润滑脂24的层的厚度是有效的。然而，若极端地减薄润滑脂24的层的厚度，则润滑脂24不能追随功率模块1的运转时的热负荷所引起的变形等，有时在功率模块1与散热部件22之间产生空气层，其结果，有时功率模块1的散热特性极端地恶化，引起半导体元件6的破损等。理想的是，润滑脂24为均匀的薄膜状，因此，功率模块1中的底板2的与陶瓷绝缘基板4呈相反侧的面(散热面)2b的形状是重要的。
具体而言，优选在将功率模块1和散热片等散热部件22进行了螺纹固定时，功率模块1的散热面的平面度小。若该平面度大，则局部润滑脂24的厚度变厚，由润滑脂24带来的热阻增大从而得不到充分的散热特性。因此，在功率模块1中，安装有散热部件22时底板2的与陶瓷绝缘基板4呈相反侧的面(散热面)2b的平面度优选为30μm以下，更优选为20μm以下。该平面度为30μm以下时，如上所述，润滑脂24容易成为均匀的薄膜状，功率模块1得到充分的散热特性。
需要说明的是，上述的平面度是指依据JIS B0621而测定的平面度。更具体而言，该平面度可以如下算出：在将开了孔的散热部件22或模拟其的树脂构件安装于底板2的状态下、使用接触式的位移计经由该孔测定形状，由此算出；或者，在将透明的散热部件22或模拟其的树脂构件安装于底板2的状态下、使用非接触式的位移计测定形状，由此算出。在所述情况下，作为安装的散热部件22或模拟其的树脂构件，使用底板2侧的面的平面度为0～5μm者，平面度采用在使用至少4个螺纹(螺栓)以10N扭矩将散热部件22或模拟其的树脂构件螺纹固定于底板2的状态下测定的值。
为了将安装有散热部件22的功率模块1中的底板2的与陶瓷绝缘基板4呈相反侧的面(散热面)2b的平面度设为上述的范围内，在功率模块1中，如图1所示，底板2的与陶瓷绝缘基板4呈相反侧的面2b在未安装散热部件22的状态下具有凸状(凸型)的翘曲2c。通过使底板2的散热面2b具有凸状的翘曲2c，从而在螺纹固定于散热部件22等时对底板2的中央部也充分地施加应力。对于底板2的散热面2b的翘曲2c的大小(翘曲量)而言，以底板2的任意位置的散热面2b方向的每长度L＝10cm的翘曲的大小W计，优选为50μm以下，更优选为30μm以下。翘曲量为50μm以下时，能够抑制将功率模块1螺纹固定于散热部件22时的变形量变得过大，使得不易产生陶瓷绝缘基板4的陶瓷基材7破损等问题。
功率模块1中的底板2的散热面2b的形状(翘曲量)主要由底板2自身的初始形状(翘曲量)及用第1焊料3将陶瓷绝缘基板4接合于底板2时的变形量(翘曲变化量)来决定(需要说明的是，严密来讲，也受将壳体11粘接于底板2时的应力的若干影响)。
关于底板2自身的初始形状，底板2的接合陶瓷绝缘基板4前的翘曲量以底板2的散热面2b方向的每10cm长度的翘曲的大小计，优选为30～100μm，更优选为30～50μm。
对于用第1焊料3将陶瓷绝缘基板4接合于底板2时的翘曲变化量而言，从降低对第1焊料3施加的应力、功率模块1中的底板2的散热面2b的形状的控制变得更容易的观点出发，以相对于底板2的散热面2b方向的长度10cm而言的翘曲变化量计，优选为20μm以下，更优选为10μm以下，进一步优选为5μm以下。该翘曲变化量被定义为，同陶瓷绝缘基板4接合前的底板2的翘曲量与接合于陶瓷绝缘基板4后的底板2的翘曲量之差的绝对值。
为了得到以上那样的翘曲相关的特性，底板2的散热面2b可以在形成为平板状后通过机械加工或磨削加工、或者使用了期望的形状的模具的加工进行成形。
此处，将陶瓷绝缘基板4接合于底板2时的变形是由从接合温度(第1焊料3固化的温度)恢复到室温时因底板2及陶瓷绝缘基板4的热膨胀差而产生的应力引起的。为了抑制此时的变形量(翘曲变化量)，通常使用线性热膨胀系数小的陶瓷绝缘基板4和具有与其接近的线性热膨胀系数的底板2是有效的。
具体而言，优选温度从150℃到25℃的降温时的底板2的线性热膨胀系数α1(×10-6/K)、与温度从150℃到25℃的降温时的陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2(×10-6/K)满足下述式(1)。
[数学式2]
Figure BDA0002379682580000071
这样，通过将底板2与陶瓷绝缘基板4之间的、温度从150℃到25℃的降温时的线性热膨胀系数的差异抑制为10％以下，从而能够抑制将陶瓷绝缘基板4接合于底板2时的翘曲变化量，能够将功率模块1中的底板2的散热面2b的形状(翘曲量)控制在期望的范围。该情况下的线性热膨胀系数的差异如式(1)，为底板2及陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数之差(式(1)的左边的分子)相对于底板2及陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数的算术平均(式(1)的左边的分母)的比例。需要说明的是，在式(1)中，基于第1焊料3的接合后的冷却过程中的底板2与陶瓷绝缘基板4的热膨胀的差异是重要的，因此，作为线性热膨胀系数α1、α2，使用温度从150℃到25℃的降温时的值。线性热膨胀系数α1、α2是指利用热膨胀计(例如，Seiko电子工业公司制；TMA300)、依据JIS R1618、在降温速度为5℃/分钟以下的条件下测定的线性热膨胀系数。式(1)的左边优选为9(％)以下，更优选为5(％)以下。
这样的具有与陶瓷绝缘基板接近的线性热膨胀系数(低线性热膨胀系数)的底板2优选包含：金属基复合体、包含Cu及Mo或包含Cu及W的合金(Cu/Mo、Cu/W合金)、或者由Cu及Mo形成或由Cu及W形成的多层金属板(Cu/Mo、Cu/W多层金属板)，所述金属基复合体包含：包含Al或Mg作为主成分(例如85质量％以上)的金属、和选自由SiC、Si3N4、Al2O3、SiO2及AlN组成的组中的至少1种。
对于这样的底板2的温度从150℃到25℃的降温时的线性热膨胀系数α1而言，从抑制与陶瓷绝缘基板4接合时的变形的方面出发，优选为5～9(×10-6/K)，更优选为5～8(×10-6/K)。
底板2的热导率优选为150W/mK以上，更优选为200W/mK以上。热导率是指通过激光闪光法(例如，使用理学电机株式会社制：LF/TC M-8510B)依据JISR 1611而测定的热导率。
底板2的杨氏模量优选为100～400GPa，更优选为200～350GPa。杨氏模量是指通过3点弯曲法(例如，使用岛津制作所株式会社制：Autograph AG-X)依据JIS R1602而测定的杨氏模量。
底板2的平面度优选为30μm以下，更优选为20μm以下，进一步优选为10μm以下。底板2的平面度是指依据JIS B0621而测定的平面度。
对于陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2而言，不仅由陶瓷基材7和金属层8、9的构成及物性值决定，还由从将金属层8、9接合于陶瓷基材7的温度恢复到室温时因金属层8、9的热膨胀的差异而在陶瓷基材7上产生的残余应力决定。因此，例如即使为同一构成的陶瓷绝缘基板4，根据接合方法不同，其线性热膨胀系数也不同。通常，金属层8、9大多在温度800℃左右的高温下通过活性金属法进行焊接而在陶瓷基材7上形成，该情况下，在冷却至室温的过程中，在线性热膨胀系数大的金属层8、9上残留拉伸应力。其结果，得到的陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2成为比根据构成的陶瓷基材7和金属层8、9的物性值计算出的线性热膨胀系数小的值。
另一方面，为了如上所述地减小底板2的线性热膨胀系数α1而使用金属基复合材料的情况下，需要提高线性热膨胀系数小的陶瓷的比率，有在制造变难的同时变得昂贵的问题。另外，使用Cu/Mo、Cu/W等合金或多层金属板的情况下，若要降低线性热膨胀系数，则需要提高热导率低的Mo、W的比率，有热导率降低、并且材料变得昂贵、密度增加从而材料自身变重的问题。从这样的观点出发，增大陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2是有效的。
作为增大陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2的方法，有效的是：增厚线性热膨胀系数大的金属层8、9的厚度；以及降低陶瓷基材7与金属层8、9的接合温度、降低金属层8、9的残余应力。若增厚金属层8、9的厚度，则陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2变大，但存在如下担心：对陶瓷基材7的拉伸应力变大，在假定实际使用的热循环试验中在陶瓷基材7产生裂纹等而在可靠性方面产生问题。另一方面，作为降低陶瓷基材7与金属层8、9的接合温度的方法，通过使用利用粘接剂在低温下进行粘接的方法，能够增大陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2，但有如下担心：存在热导率极低的粘接层，在作为功率模块1的散热性方面产生问题。因此，有效的是：通过活性金属法等在陶瓷基材7的表面形成薄的金属层后在低温下将规定厚度的金属接合的方法、通过低温喷镀法形成金属层的方法。
这样的陶瓷绝缘基板4的线性热膨胀系数α2优选为5～9(×10-6/K)，更优选为5～8(×10-6/K)。从对陶瓷绝缘基板4赋予良好的导热性的观点出发，陶瓷基材7的热导率优选为30W/mK以上，更优选为80W/mK以上，进一步优选为150W/mK以上。为了得到这样的陶瓷绝缘基板4，例如，陶瓷基材7由AlN、Si3N4或Al2O3形成，金属层8、9由选自由Cu、Al、Mo、包含Cu及Mo的合金、以及包含Cu及W的合金组成的组中的至少1种形成。
以上说明的功率模块1可适当地控制底板2的散热面2b的形状，散热特性优异，因此，不仅对使用了Si半导体元件的功率模块是适合的，而且对使用了能高输出化的SiC、GaN半导体元件的功率模块也是适合的。即，半导体元件6可以由Si、SiC及GaN中的任一者形成。由此，能有效地实现功率模块的小型化、节能化。另外，功率模块1适合用作强烈要求高耐压、高输出等的电车或汽车的驱动逆变器。
实施例
以下，举出实施例更具体地对本发明进行说明。但是，本发明不限定于这些实施例。
<底板>
实施例及比较例中使用表1所示的底板1～12。各底板使用通过磨削加工将市售的材料加工成规定形状后实施了非电解镀Ni而得到的底板。为了测定表中的各物性值，通过磨削加工制作热导率测定用试验体(直径11mm×厚度3mm)、线性热膨胀系数测定用试验体(直径3mm×长度10mm)、弹性模量测定用试验体(3mm×4mm×长度40mm)。对各个试验片，通过激光闪光法(理学电机株式会社制；LF/TCM-8510B)测定25℃下的热导率，利用热膨胀计(Seiko电子工业公司制；TMA300)测定温度从150℃到25℃的降温时的线性热膨胀系数，通过3点弯曲法(岛津制作所株式会社制；Autograph AG-X)测定杨氏模量。另外，关于散热面的翘曲量，使用三维轮廓形状测定机(东京精密株式会社制；CONTOURECORD 1600D-22)来测定。进而，关于平面度，紧固于透明的树脂块并以10N扭矩进行螺纹固定后，用激光位移计(KEYENCE CORPORATION制；LT9010M)测定散热面的形状而求出。
[表1]
Figure BDA0002379682580000101
<陶瓷绝缘基板>
对于实施例及比较例，使用了作为图3的(a)所示的3层结构的陶瓷绝缘基板4A、或图3的(b)所示的5层结构的陶瓷绝缘基板4B的绝缘基板1～13。将各绝缘基板的详细情况示于下文及表2。
·对于绝缘基板1～5(3层结构)，使用Ag(90％)-Cu(10％)-TiH2(3.5％)焊接材料，于800℃温度下将金属接合于陶瓷基材7后，通过蚀刻法形成金属电路，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板6(5层结构)，通过与绝缘基板1～5同样的方法形成金属电路8a、9a后，通过喷镀法(冷喷涂法)层叠铜电路8b、9b，于300℃温度下进行退火处理后，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板7(5层结构)，通过与绝缘基板1～5同样的方法形成金属电路后，以熔点300℃的高温焊料将电路金属接合后，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板8(3层结构)，使用Al-Cu复合箔作为焊接材料并于630℃温度下将电路金属接合于陶瓷基材7后，通过蚀刻法形成金属电路，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板9(5层结构)，通过与绝缘基板8同样的方法形成金属电路后，通过喷镀法(冷喷涂法)层叠铜电路，于300℃温度下进行退火处理后，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板10(3层结构)，通过喷镀法(冷喷涂法)层叠铝电路，于500℃温度下进行退火处理后，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板11(5层结构)，通过喷镀法(冷喷涂法)层叠铝电路，于500℃温度下进行退火处理后，通过喷镀法(冷喷涂法)层叠铜电路，于300℃温度下进行退火处理后，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板12(3层结构)，以丙烯酸系粘接剂将电路金属粘接于陶瓷的两面后，通过蚀刻法形成金属电路，实施非电解镀Ni。
·对于绝缘基板13(3层结构)，使用通过DBC(Direct Bonded Copper，直接敷铜)法制作的市售的陶瓷绝缘基板(MARUWA公司制)。
对于各绝缘基板的热导率，由陶瓷基材制作热导率测定用试验体(直径11mm×板厚)并进行测定。对于温度从150℃到25℃的降温时的线性热膨胀系数，由陶瓷绝缘基板制作线性热膨胀系数测定用试验体(3mm×板厚×长度10mm)并进行测定。
[表2]
Figure BDA0002379682580000121
[实施例1]
使用表2的绝缘基板11作为陶瓷绝缘基板，将Si半导体元件及电极以高温焊料接合于绝缘基板11后，使用共晶焊料将表1的底板3进一步接合于绝缘基板11。接着，将Al线超声接合于Si半导体元件和陶瓷绝缘基板而形成布线后，将树脂壳体以粘接剂粘接于底板，然后在树脂壳体内填充有机硅凝胶而制作功率模块。用三维轮廓测定装置对得到的功率模块的散热面的形状进行测定，结果，相对于长度10cm而言的翘曲量为26μm。
接着，将该功率模块用8根M6的安装螺栓紧固于140mm×190mm×50mm的透明树脂块，以10N扭矩进行安装。然后，使用激光位移计，自树脂块的背面测定功率模块的散热面的底板的平面度，结果为11μm。另外，对于得到的功率模块，进行将温度-40℃×30分钟和温度125℃×30分钟设为1个循环的1000次热循环试验后，对电特性进行评价，结果确认维持了初始特性。
[实施例2～16及比较例1～8]
使用表3所示的绝缘基板和底板，除此以外，通过与实施例1同样的方法制作功率模块。将得到的功率模块的评价结果示于表3。需要说明的是，翘曲量或翘曲变化量的符号为负的情况下是指，散热面具有凹状的翘曲或者翘曲的形状在成为凹状的方向上发生了变化。
[表3]
Figure BDA0002379682580000141
[实施例17]
使用SiC半导体元件作为半导体元件，除此以外，通过与实施例1同样的方法制作功率模块。用三维轮廓测定装置对得到的功率模块的散热面的形状进行测定，结果，相对于长度10cm而言的翘曲量为24μm。接着，将该功率模块用8根M6的安装螺栓紧固于140mm×190mm×50mm的透明树脂块，以10N扭矩进行安装。然后，使用激光位移计，自树脂块的背面测定功率模块的散热面的底板的平面度，结果为10μm。另外，对于得到的功率模块，进行将温度-40℃×30分钟和温度175℃×30分钟设为1个循环的1000次热循环试验后，对电特性进行评价，结果确认维持了初始特性。根据该结果，得到的功率模块可以适合用作强烈要求高耐压、高输出等的电车或汽车的驱动逆变器。
附图标记说明
1...功率模块、2...底板、2a...底板的与陶瓷绝缘基板呈相反侧的面(散热面)、2c...底板的散热面的翘曲、4...陶瓷绝缘基板、6...半导体元件、7...陶瓷基材、8...第1金属层、9...第2金属层。

Claims (7)

1.功率模块，其具备底板、接合于所述底板上的陶瓷绝缘基板、和接合于所述陶瓷绝缘基板上的半导体元件，
所述底板的与所述陶瓷绝缘基板呈相反侧的面具有凸状的翘曲，
温度从150℃到25℃的降温时的所述底板的线性热膨胀系数α1(×10-6/K)及所述陶瓷绝缘基板的线性热膨胀系数α2(×10-6/K)满足下述式(1)：
[数学式1]
Figure FDA0004215596100000011
其中，在所述底板的与所述陶瓷绝缘基板呈相反侧的面安装了散热部件时的该面的平面度为30μm以下。
2.如权利要求1所述的功率模块，其中，接合于所述陶瓷绝缘基板的所述底板的所述翘曲的大小与同所述陶瓷绝缘基板接合前的所述底板的翘曲的大小之差是每10cm长度为20μm以下。
3.如权利要求1或2所述的功率模块，其中，所述陶瓷绝缘基板具备陶瓷基材、和设置于所述陶瓷基材的两面的金属层，
所述陶瓷基材由AlN、Si3N4或Al2O3形成，
所述金属层由选自由Cu、Al、Mo、包含Cu及Mo的合金、以及包含Cu及W的合金组成的组中的至少1种形成，
所述陶瓷绝缘基板的线性热膨胀系数α2为5～9(×10-6/K)。
4.如权利要求1或2所述的功率模块，其中，所述底板包含：金属基复合体、包含Cu及Mo或包含Cu及W的合金、或者由Cu及Mo形成或由Cu及W形成的多层金属板，
所述金属基复合体包含：包含Al或Mg的金属、和选自由SiC、Si3N4、Al2O3、SiO2及AlN组成的组中的至少1种，
所述底板的所述线性热膨胀系数α1为5～9(×10-6/K)、热导率为150W/mK以上。
5.如权利要求1或2所述的功率模块，其中，所述底板的与所述陶瓷绝缘基板呈相反侧的面进行了机械加工或磨削加工。
6.如权利要求1或2所述的功率模块，其中，所述半导体元件由Si、SiC及GaN中的任一者形成。
7.如权利要求1或2所述的功率模块，其用作电车或汽车的驱动逆变器。
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