r>[0029] 并且，如上所述，由于在金属层与散热器的接合界面形成有由化和A1构成的金属 间化合物层，并且氧化物在金属层或散热器与金属间化合物层的界面W层状分散，因此能 够得到一种金属层和散热器牢固接合的自带散热器的功率模块用基板。
[0030] 根据本发明，能够提供一种在相互接合的金属层及散热器中的一个由侣或侣合金 构成且另一个由铜或铜合金构成时，能够减小金属层与散热器的接合部中的热阻来抑制电 子部件的温度上升的自带散热器的功率模块用基板、自带散热器的功率模块、及自带散热 器的功率模块用基板的制造方法。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明的第1实施方式所设及的自带散热器的功率模块、自带散热器的功 率模块用基板、功率模块用基板的示意图。
[0032] 图2是图1的金属层与散热器的接合部的放大图。
[0033] 图3是说明本发明的第1实施方式所设及的自带散热器的功率模块的制造方法的 流程图。
[0034] 图4是本发明的第1实施方式所设及的功率模块用基板的制造方法的示意图。
[0035]图5是本发明的第2实施方式所设及的自带散热器的功率模块、自带散热器的功 率模块用基板、功率模块用基板的示意图。
[0036] 图6是图5的金属层与散热器的接合部的放大图。
[0037] 图7是本发明的另一实施方式所设及的自带散热器的功率模块用基板的示意图。 [003引图8是本发明的另一实施方式所设及的自带散热器的功率模块用基板的示意图。
[0039] 图9是本发明的另一实施方式所设及的自带散热器的功率模块用基板中的金属 层与散热器的接合界面的示意图。
[0040] 图10是图9的散热器与金属间化合物层的界面的放大说明图。
[0041]图11是本发明的另一实施方式所设及的自带散热器的功率模块用基板中的金属 层与散热器的接合界面的示意图。
[0042] 图12是图11的金属层与金属间化合物层的界面的放大说明图。
[0043] 图13是化和A1的二元状态图。
【具体实施方式】
[0044](第1实施方式）
[0045]W下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
[0046] 在图1中示出本发明的第1实施方式的自带散热器的功率模块1、自带散热器的功 率模块用基板30及功率模块用基板10。
[0047] 该自带散热器的功率模块1具备自带散热器的功率模块用基板30、及经由焊锡层 2接合于该自带散热器的功率模块用基板30的一侧（图1中的上侧）的半导体元件3。
[0048] 焊锡层2例如设为Sn-Ag系、Sn-Cu系、Sn-In系或者Sn-Ag-Cu系的焊锡材料（所 谓的无铅焊锡材料），其接合自带散热器的功率模块用基板30和半导体元件3。
[0049] 半导体元件3为具备半导体的电子部件，可W根据所需的功能选择各种半导体元 件。在本实施方式中设为IGBT元件。
[0化0]自带散热器的功率模块用基板30具备功率模块用基板10、及接合于功率模块用 基板10的另一侧（图1中的下侧）的散热器31。
[0化1] 并且，如图1所示，功率模块用基板10具备陶瓷基板11 (绝缘层）、形成于该陶瓷 基板11的一面（为第一面，图1中的上表面）的电路层12、及形成于陶瓷基板11的另一面 (为第二面，图1中的下表面）的金属层13。
[0052]陶瓷基板11防止电路层12与金属层13之间的电连接，且由绝缘性较高的A1N(氮 化侣）构成。并且，陶瓷基板11的厚度设定在0. 2~1. 5mm的范围内，在本实施方式中，设 定为 0. 635mm。
[0化3] 电路层12通过在陶瓷基板11的第一面（图1中的上表面）接合金属板而形成。 在本实施方式中，电路层12通过由纯度为99. 99%W上的侣（所谓的4N侣）轴制板构成的 侣板22接合于陶瓷基板11而形成。
[0化4] 金属层13通过在陶瓷基板11的第二面（图1中的下表面）接合金属板而形成。 在本实施方式中，金属层13通过由纯度为99. 99%W上的侣（所谓的4N侣）轴制板构成 的侣板23接合于陶瓷基板11而形成。在第1实施方式中，金属层13的平均晶体粒径设为 500ymW上。
[0055] 散热器31用于发散功率模块用基板10侧的热量。散热器31由导热性良好的铜 或铜合金构成，在本实施方式中，由无氧铜构成。另外，在第1实施方式中，散热器31的平 均晶体粒径设在50ymW上200ymW下的范围内。
[0化6] 在该散热器31的内部设有用于使冷却用流体流过的通道32。
[0化7] 并且，在本实施方式中，功率模块用基板10的金属层13和散热器31通过固相扩 散接合来接合。
[0化引如图2所示，在金属层13与散热器31的接合界面形成有金属间化合物层41。[0化9]金属间化合物层41通过金属层13的A1 (侣原子）和散热器31的化（铜原子） 相互扩散而形成。在该金属间化合物层41中具有随着从金属层13朝向散热器31，A1的浓 度逐渐降低且化的浓度逐渐增高的浓度梯度。
[0060] 该金属间化合物层41由WA1和化构成的金属间化合物构成，在本实施方式中， 成为多个金属间化合物沿着接合界面而层压的结构。在此，该金属间化合物层41的厚度t 设定在1ymW上80ymW下的范围内，优选设定在5ymW上80ymW下的范围内。
[0061] 如图2所示，在第1实施方式中，成为=种金属间化合物层压的结构，从金属层13 侧朝向散热器31侧依次为0相43、n2相44及C2相45 (图13)。
[0062] 并且，在金属间化合物层41与散热器31的接合界面，氧化物46沿着接合界面W 层状分散。另外，在第1实施方式中，该氧化物46设为氧化侣（Al2〇3)等侣氧化物。另外， 氧化物46W截断的状态分散于金属间化合物层41与散热器31的界面，还存在金属间化合 物层41和散热器31直接接触的区域。
[0063] 接着，利用图3及图4对本实施方式的自带散热器的功率模块1、自带散热器的功 率模块用基板30及功率模块用基板10的制造方法进行说明。
[0064] 首先，如图4所示，经由纤料将侣板22、23层压于陶瓷基板11的第一面及第二面。 并且，通过加压、加热后冷却来接合陶瓷基板11和侣板22、23,从而形成电路层12及金属层 13 (电路层及金属层接合工程S11)。另外，该纤焊的温度设定为640°C~650°C。
[00化]如此，得到在陶瓷基板11的第一面形成有电路层12且在第二面形成有金属层13 的功率模块用基板10。
[0066] 接着，如图4所示，在金属层13的另一侧层压散热器31。在此，金属层13的一侧 为与陶瓷基板11的第二面接合的金属层13的面。并且，金属层13的另一侧为金属层13 的、与和陶瓷基板11的第二面接合的面相反的一面。并且，W沿层压方向对金属层13和散 热器31负荷载荷的状态，将金属层13及散热器31的加热温度保持为低于侣与铜的共晶温 度的温度，从而使金属层13和散热器31固相扩散接合（散热器接合工程S12)。具体而言， 首先，从功率模块用基板10的一侧、及散热器31的另一侧、即图4中的散热器31的下表面 负荷载荷，并配置于真空加热炉中。在本实施方式中，负荷于金属层13与散热器31的接触 面的载荷设为3k奸/cm2W上35kgf/cm2W下。并且，将真空加热的加热温度设为低于侣与 铜的共晶温度的温度来进行固相扩散接合，从而接合金属层13和散热器31。该真空加热的 优选条件设为W400°CW上548°CW下保持15分钟W上270分钟W下。
[0067] 在本实施方式中，在金属层13与散热器31接合之面，预先去除该面的伤痕而使其 变得平滑，之后进行固相扩散接合。
[0068] 另外，真空加热的更优选的加热温度设在侣与铜的共晶温度-5°CW上且低于共晶 温度的范围。
[0069] 通过如上设定，可W得到一种本实施方式的自带散热器的功率模块用基板30及 功率模块用基板10。
[0070] 并且，经由焊锡材料将半导体元件3载置于电路层12的一侧（表面），并在还原炉 内进行焊锡接合（半导体元件接合工程S13)。
[007U 如此，制造出本实施方式的自带散热器的功率模块1。
[0072] 根据如上构成的本实施方式的自带散热器的功率模块用基板30