材料构成，如图2所示，在与电路层12之间的接合面 上形成有由Ni、Au等构成的表面处理膜3a。
[0043] 而且，本实施方式的功率模块1中，电路层12与半导体元件3焊锡接合，在电路层 12与半导体元件3之间形成有焊锡层20。另外，本实施方式中，焊锡层20的厚度tl设定 在50ym以上200ym以下的范围内。
[0044] 如图4所示，该焊锡层20通过Sn-Cu-Ni系的焊锡材料30而形成，本实施方式中 使用Sn-0. 1~4质量％Cu-0. 01~1质量％Ni的焊锡材料30。
[0045] 在此，如图2所示，在电路层12的表面形成有金属间化合物层26,在该金属间化合 物层26上层压配置有焊锡层20。该金属间化合物层26设定为Cu和Sn的金属间化合物 (Cu3Sn)。另外，金属间化合物层26的厚度t2设定为0. 8ym以下。
[0046] 焊锡层20的组成为，作为主成分含有Sn，且含有0. 01质量％以上1. 0质量％以下 的Ni、0.1质量％以上5.0质量％以下的Cu。
[0047] 并且，如图2所示，在焊锡层20中的从电路层12表面至厚度30ym的区域A中，通 过EBSD (Electron Backscatter Diffraction)测定而测定的平均结晶粒径被设定为10 ym 以下、优选设定为〇.5 ym以上10 ym以下的范围内。
[0048]此外，在焊锡层20的内部，分散有由含有Cu、Ni、Sn的金属间化合物构成的析出物 粒子，特别是在焊锡层20中的从电路层12表面至厚度30ym的区域A中分散较多。在此， 本实施方式中，析出物粒子设为由化11，附)6511 5构成的金属间化合物。
[0049] 并且，本实施方式的功率模块1构成为，在功率循环试验中在通电时间5秒、温度 差80°C的条件下负载10万次功率循环时的热阻上升率低于10%。
[0050] 详细而言，将作为半导体元件3的IGBT元件焊接于电路层12,并且接合由铝合金 构成的连接配线。并且，将对IGBT元件的通电调整为每10秒钟重复进行一次通电（ON)时 元件表面温度为140°C、非通电（OFF)时元件表面温度为60°C的循环，反复进行10万次该 功率循环之后，热阻上升率低于10%。
[0051] 以下，使用图3的流程图对本实施方式的功率模块的制造方法进行说明。
[0052] 首先，对成为电路层12的铜板和绝缘基板11进行接合（电路层形成工序S01)。 在此，绝缘基板11与成为电路层12的铜板之间的接合通过所谓活性金属钎焊法实施。本 实施方式中，使用由Ag-27. 4质量％Cu-2. 0质量％Ti构成的活性钎料。
[0053] 在绝缘基板11的第一面经由活性钎料层压成为电路层12的铜板，在层压方向上 将绝缘基板11、铜板以lkgf/cm2以上35kgf/cm2以下（9. 8X104Pa以上343X104Pa以下） 的范围进行加压的状态下装入加热炉内进行加热，并接合成为电路层12的铜板和绝缘基 板11。在此，加热温度设定为850°C，加热时间设定为10分钟。
[0054] 接着，在绝缘基板11的第二面侧接合成为金属层13的铝板（金属层形成工序 S02)。将绝缘基板11和铝板经由钎料进行层压，并通过钎焊接合绝缘基板11和铝板。此 时，作为钎料，例如可使用厚度20~110ym的Al-Si系钎料箔，钎焊温度优选设定为600~ 620。。。
[0055] 由此，制造功率模块用基板10。
[0056] 接着，在金属层13的另一面侧接合散热器41 (散热器接合工序S03)。金属层13的 一个面与绝缘基板11的第二面接合。将金属层13与散热器41的顶板部42经由钎料进行 层压，通过钎焊接合金属层13和散热器41。此时，作为钎料，例如可使用厚度20~110ym 的Al-Si系钎料箔，钎焊温度优选设定为590°C~610°C。
[0057] 并且，在电路层12上接合半导体元件3(半导体元件接合工序S04)。如图4所述， 本实施方式中，在电路层12的表面形成厚度0. 2 ym以下的较薄的Ni镀膜31。
[0058] 接着，在该Ni镀膜31上，经由Sn-0. 1~4质量％Cu-0. 01~1质量％Ni的焊锡 材料30层压半导体元件3。
[0059] 在层压半导体元件3的状态下，装入还原炉内，并焊锡接合电路层12和半导体元 件3。此时，还原炉内被设定为氢气1~lOvol%的还原气氛，并设定为加热温度为280~ 330°C，保持时间为0. 5~2分钟。并且，冷却至室温的冷却速度设定在平均2~3°C/s的 范围内。
[0060] 由此，在电路层12与半导体元件3之间形成焊锡层20,制造出本实施方式的功率 模块1。
[0061] 此时，形成于电路层12的表面的Ni镀膜31中的Ni向焊锡材料30侧扩散，Ni镀 膜31消失。
[0062] 并且，电路层12的Cu朝向焊锡材料30侧扩散，由此，由含有Cu、Ni、Sn的金属间 化合物（本实施方式中为（Cu，Ni)6Sn5)构成的析出物粒子分散于焊锡层20的内部。并且， 焊锡层20的组成为，作为主成分含有Sn，且含有0. 01质量％以上1. 0质量％以下的Ni、0. 1 质量％以上5. 0质量％以下的Cu。
[0063] 如上构成的本实施方式的功率模块1中，形成于电路层12与半导体元件3之间的 焊锡层20中的从电路层12表面至厚度30ym的区域A中，平均结晶粒径被设定为10ym 以下、优选设定在〇. 5ym以上且10ym以下的范围内，因此即使从电路层12侧在焊锡层20 内产生裂纹，裂纹也不易沿晶界扩展，能够抑制焊锡层20的破坏。
[0064] 并且，半导体元件接合工程S04中，电路层12的Cu、Ni镀膜31的Ni朝向焊锡材 料30侧扩散，由此，焊锡层20的组成为，作为主成分含有Sn，且含有0. 01质量％以上1. 0 质量％以下的Ni、0.1质量％以上5.0质量％以下的Cu，从而在焊锡层20的内部，分散有由 含有Cu、Ni、Sn的金属间化合物（本实施方式中为（Cu，Ni)6Sn5)构成的析出物粒子，能够 实现焊锡层20的结晶粒径的微细化。
[0065] 此外，本实施方式的功率模块1构成为，在功率循环试验中，负载10万次通电时间 5秒、温度差80°C的功率循环时，热阻上升率低于10 %，因此即使在负载功率循环时，焊锡 层20也不会提如被破坏，能够提尚功率循环的可靠性。
[0066] 并且，本实施方式中，在电路层12表面上形成厚度0.2ym以下的较薄的Ni镀膜 31，因此焊锡接合半导体元件3时，Ni镀膜31不会残存，且电路层12的Cu朝向焊锡材料 30侧的扩散不受抑制，在焊锡层20的内部，能够切实地使由（Cu，附)65115构成的析出物粒 子分散，能够实现结晶粒径的微细化。
[0067](第2实施方式）
[0068] 接着，参考附图对本发明的第2实施方式的功率模块进行说明。另外，在与第1实 施方式相同的部件标注相同的符号并省略详细说明。
[0069] 图5中示出本发明的第2实施方式的功率模块101。该功率模块101具备在绝缘 基板（绝缘层）11的一个面（第一面）形成有电路层112的功率模块用基板110和搭载于 在电路层112上（图5中为上表面）的半导体元件3。
[0070] 功率模块用基板110具备：构成绝缘层的绝缘基板11 ;配设于该绝缘基板11的一 个面（为第一面，在图5中为上表面）的电路层112 ;及配设于绝缘基板11的另一面（为 第二面，图5中为下表面）的金属层13。
[0071] 如图5所示，电路层112具备形成于绝缘基板11的第一面的铝层112A和层压于 该铝层112A的一个面侧的铜层112B。铝层112A的另一面与绝缘基板11的第一面接合。
[0072] 在此，本实施方式中，铝层112A通过接合纯度为99. 99质量％以上的铝的轧制板 而形成。并且，铜层112B通过由无氧铜的轧制板构成的铜板在铝层112A的一个面侧固相 扩散接合而形成。
[0073] 该电路层112的一个面（图5中为上表面）设定为半导体元件3被接合的接合面。 在此，电路层112的厚度优选设定在0. 25mm以上6. 0mm以下的范围内。并且，铝层112A(铝 板）的厚度设定在〇. 2mm以上3mm以下的范围内，铜层112B的厚度设定在50ym以上3. 0mm 以下的范围内。
[0074] 在此，如图6所示，在铝层112A与铜层112B之间的界面形成有扩散层115。
[0075] 扩散层115通过铝层112A的A1原子和铜层112B的Cu原子相互扩散而形成。该 扩散层115中具有如下浓度梯度，即随着从铝层112A朝向铜层112B，铝原子的浓度逐渐变 低且铜原子的浓度逐渐变高。
[0076] 如图6所示，该扩散层115由A1和Cu所构成的金属间化合物构成，本实施方式中， 设定为多个金属间化合物沿接合界面层压的结构。在此，该扩散层115的厚度设定在1 ym 以上80 ym以下的范围内，