板11侧成为Sn扩散于化中的结构。 阳化引另外，电路层12的厚度被设定在0.ImmW上LOmmW下的范围内，在本实施方式 中被设定为0. 6mm。
[0056] 图3中示出陶瓷基板11与电路层12的接合界面的电子显微镜照片及其概略图。 如图3所示，在陶瓷基板11与电路层12的接合界面形成有位于陶瓷基板11侧的化-Sn层 14及位于电路层12与化-Sn层14之间且含P、Ni及Ti的金属间化合物层17。
[0057] 化-Sn层14为Sn固溶于化中的层。该化-Sn层14为通过化-P-Sn-化针料24 中所含的P及Ni进入到形成于电路层12侧的金属间化合物层17中而形成的层。可W将 化-Sn层14的厚度设定在0. 1JimW上140JimW下的范围。
[0058] 金属间化合物层17通过化-P-Sn-Ni针料24中所含的P及Ni与Ti材25中的Ti 结合而形成。该金属间化合物层17具有P-Ni-Ti相17a、P-Ti相1化及化-Ni-Ti相17c中 的任意一种W上。在本实施方式中，如图3所示，金属间化合物层17具有P-Ni-Ti相17a、 P-Ti相 1化及Cu-Ni-Ti相 17c。
[0059]目P，由运些P-Ni-Ti相17a、P-Ti相1化及化-Ni-Ti相17c形成层状的金属间化 合物层17。 W60] 其中，金属间化合物层17形成于自陶瓷基板11与化-Sn层14的界面距离0. 1ym W上IOOiimW下的范围内。并且，金属间化合物层17优选形成于自陶瓷基板11与化-Sn层14的界面距离1. 0ymW上50ymW下的范围内。此外，也可W将金属间化合物层17的 厚度设为0. 5JimW上6JimW下。
[0061] 半导体元件3由Si等半导体材料构成。该半导体元件3与电路层12通过接合层 2被接合。
[0062] 接合层2例如为Sn-Ag系、Sn-In系或Sn-Ag-化系中的焊锡材料。
[0063] 接着，参考图4的流程图及图5对本实施方式所设及的功率模块用基板10及功率 模块1的制造方法进行说明。
[0064] 首先，如图5所示，在陶瓷基板11的其中一个面即第一面（图5中为上表面）依 次层叠化-P-Sn-Ni针料24、Ti材25及成为电路层12的化板22 (层叠工序SOI)。目P，在 陶瓷基板11与化板22之间，在陶瓷基板11侧配置化-P-Sn-Ni针料24,在化板22侧配 置作为Ti材的Ti材25。 阳0化]在本实施方式中，Cu-P-Sn-Ni针料24的组成为Cu-7质量％P-15质量％Sn-IO质 量％Ni。并且，化-P-Sn-Ni针料24使用锥材，其厚度在SymW上150ymW下的范围内。
[0066] 并且，Ti材25的厚度在0.1 ym W上Sym W下的范围内。其中，当厚度为0.1 ym W上且小于0. 5ym时，优选通过蒸锻或瓣射来对Ti材25进行成膜，当厚度为0. 5ymW上 SymW下时，优选使用锥材。另外，优选Ti材25的厚度在0.5ymW上5ymW下的范围 内，更优选在LOymW上4.OiimW下的范围内。Ti材25的纯度为99. 4%W上。在本实 施方式中，作为Ti材25使用厚度为2.Oiim、纯度为99. 8%的Ti锥。
[0067] 接着，在沿着层叠方向对陶瓷基板IlXu-P-Sn-Ni针料24、Ti材25及化板22进 行加压（压力化奸/cm2W上351^'/畑12从下（；0.1 OMPaW上3. 43MPaW下））的状态下，装 入真空加热炉内并进行加热（加热处理工序S02)。其中，在本实施方式中，将真空加热炉内 的压力设定在10申aW上10中aW下的范围内，将加热溫度设定在600°CW上650°CW下的 范围内，将加热时间设定在30分钟W上360分钟W下的范围内。
[0068] 在该加热处理工序S02中，化-P-Sn-Ni针料24经过烙融而形成液相，且Ti材25 烙入到该液相中而使液相凝固，从而陶瓷基板11与化板22被接合。此时，化-P-Sn-Ni针 料24中所含的P及Ni与Ti材25中的Ti结合，且形成由P-Ni-Ti相17曰、P-Ti相1化及 化-Ni-Ti相17c中的至少一种W上构成的金属间化合物层17,并且在陶瓷基板11侧形成 不具有含P及Ni的金属间化合物或含P及Ni的金属间化合物极少的化-Sn层14。 W例并且，在进行接合时，由于Sn与金属间化合物层17相比更靠电路层12侧扩散，因 此在电路层12中的金属化合物层17的附近成为Sn扩散于化中的结构。
[0070] 另外，在本实施方式中，Ti材25的厚度在0. 1 ym W上Sym W下的范围内，设定 得比较薄，因此Ti材25溶入到化-P-Sn-Ni针料24的液相中。因此，在陶瓷基板11与电 路层12的接合界面不会残留Ti材25。
[0071] 由此，在陶瓷基板11的第一面形成电路层12,而制造本实施方式即功率模块用基 板10。
[0072] 接着，在功率模块用基板10的电路层12的上表面通过焊锡材料接合半导体元件 3(半导体元件接合工序S03)。
[0073] 如此制造本实施方式所设及的功率模块1。
[0074] 根据如上构成的本实施方式所设及的功率模块用基板10,在陶瓷基板11与电路 层12的接合界面，化-P-Sn-Ni针料24中所含的P及Ni进入到形成于电路层12侧的金属 间化合物层17中，从而在陶瓷基板11侧形成不具有含P及Ni的金属间化合物的化-Sn层 14。目P，没有在陶瓷基板11的附近形成较硬的金属间化合物，因此能够减少受到冷热循环 时在陶瓷基板11产生的热应力，且能够抑制在陶瓷基板11产生裂纹。
[00巧]并且，在陶瓷基板11与电路层12的接合界面，如上所述没有在陶瓷基板11的附 近形成较硬的金属间化合物，因此接合陶瓷基板11与电路层12时，可提高陶瓷基板11与 电路层12的接合率，且陶瓷基板与金属层被良好地接合。 阳076] 此外，金属间化合物层17形成于自陶瓷基板11与化-Sn层14的界面距离0. 1 y m W上100ymW下的范围内，因此不会在陶瓷基板11的附近形成较硬的金属间化合物，且即 便受到冷热循环也能够可靠地抑制在陶瓷基板11产生裂纹。
[0077] 并且，接合陶瓷基板11与电路层12时，由于化-P-Sn-Ni针料24的液相与化板 22直接接触，因此化-P-Sn-Ni针料24的液相经凝固而形成的化-Sn层14及金属间化合物 层17与电路层12被牢固地接合。此外，Sn与金属间化合物层17相比更靠电路层12侧扩 散，从而在电路层12中的金属间化合物层17的附近成为Sn扩散于化中的结构，因此陶瓷 基板11与电路层12的接合强度得到提高。 阳07引此外，Ti材25的厚度为0. 1ymW上，优选为0. 5ymW上，更优选为1. 0ymW上， 因此能够使化-P-Sn-Ni针料24中所含的P及Ni与Ti可靠地结合W形成金属间化合物层 17,且能够形成不具有含P及Ni的金属间化合物或金属间化合物极少的化-Sn层14。并 且，由于Ti材25的厚度为5ymW下，因此陶瓷基板11与电路层12被接合时，Ti材25烙 入到化-P-Sn-Ni针料24的液相中，而不会在接合界面形成强度比较高的Ti层。因此，在 受到冷热循环时能够抑制在陶瓷基板11产生裂纹。并且，没有形成热阻大于由化板22构 成的电路层12的Ti层，因此能够减少功率模块用基板10的热阻。
[0079] 出于运种理由，Ti材25的厚度被设定在0. 1JimW上5JimW下的范围内。
[0080] 并且，根据本实施方式所设及的功率模块用基板10及功率模块1，由于在陶瓷基 板11的第一面形成有由化板22构成的电路层12,因此能够通过扩散来自半导体元件3的 热量来散发到陶瓷基板IU则。并且，化板22的变形阻力比较大，因此可抑制受到冷热循 环时的电路层12的变形，且可抑制接合半导体元件3与电路层12的接合层2的变形，且也 能够提高接合可靠性。
[0081] 并且，根据本实施方式的功率模块用基板10的制造方法，由于在陶瓷基板11与化 板22之间夹着化-P-Sn-Ni针料24和Ti材25的状态下进行加热处理，因此进行加热时Ti 烙入到烙融有化-P-Sn-Ni针料24的液相中，而使得化-P-Sn-Ni针料24的液相与陶瓷基 板11的润湿性变得良好。
[0082] 并且，在加热处理工序S02中，当加热溫度为600°CW上时，在陶瓷基板11与化板 22的接合界面能够使化-P-Sn-Ni针料24可靠地烙融并使Ti材25烙入到其中，因此能够 可靠地接合陶瓷基板11与化板22。并且，当加热溫度为650°CW下时，能够抑制陶瓷基板 11热劣化，并且能够减少在陶瓷基板11产生的热应力。出于运种理由，在本实施方式中，加 热溫度被设定在600°CW上650°CW下的范围内。 W83] 并且，在加热处理工序S02中，当施加于陶瓷基板11等的压力为化奸/cm2化IOMPa)W上时，能够使陶瓷基板11与化-P-Sn-Ni针料24的液相紧贴，因此能够良 好地接合陶瓷基板11与化-Sn层14。并且，当施加的压力为35kgf/cm2化43MPa)W下时， 能够抑制在陶瓷基板11产生破裂。出于运种理由，在本实施方式中，施加的压力被设定在 化奸/畑12^上351<:邑;17"畑12^下化1〇]/[口3^上3.43]\^3^下）的范围内。
[0084] 在加热处理工序S02中，当加热时间为30分钟W上时，在陶瓷基板11与化板22 的接合界面，能够充分确保烙融的化-P-Sn-Ni针料24中所含的P与Ti材25中所含的Ti 结合的时间，因此能够在陶瓷基板11侧可靠地形成化-Sn层。并且，即便加热时间超过360 分钟，陶瓷基板11与电路层12的接合性也不会提高至加热时间为360分钟时的接合性W 上。此外，若加热时间超过360分钟，则导致生产率下降。出于运种理由，在本实施方式中， 加热时间被设定在30分钟W上360分钟W下的范围内。
[0085] 并且，在本实施方式中，由于使用针料的烙点为580°C的化-P-Sn-Ni针料24,因此 能够W低溫形成针料的液相。另外，在本实施方式中，将化-P-Sn-Ni针料的固相线溫度用 作烙点。
[0086] (第二实施方式）
[0087] 接着，对本发明的第二实施方式进行说明。另外，对于与第一实施方式相同的结构 标注相同的符号，并省略详细说明。
[0088] 图6中示出具备第二实施方式所设及的功率模块用基板110的功率模块101。
[0089] 该功率模块101具备：在陶瓷基板11的第一面上配设有电路层112的功率模块用 基板110 ;在电路层112的其中一个面（图6中为上表面）通过接合层2而被接合的半导 体元件3 ;及配置于功率模块用基板110的另一侧（图6中为下侧）的散热片130。
[0090] 如图7所示，功率模块用基板110具备：陶瓷基板11 ;配设于该陶瓷基板11的其 中一个面即第一面（图7中为上表面）的电路层112 ;及配设于陶瓷基板11的另一个面即 第二面（图7中为下表面）的金属层113。
[0091] 陶瓷基板11由散热性优异的AlN(氮化侣）构成。
[0092] 与第一实施方式相同，电路层112在陶瓷基板11的第一面依次层叠化-P-Sn-Ni 针料24、Ti材25及由无氧铜构成的化板122的状态下，对它们进行加热处理来接合化板 122而形成（参考图10)。