本發(fā)明涉及一種在控制大電流、高電壓的半導(dǎo)體裝置中使用的附帶冷卻器的功率模塊用基板及其制造方法。

本申請主張基于2014年10月16日申請的專利申請第2014-211529號及2015年10月09日申請的專利申請第2015-200784號的優(yōu)先權(quán)，并將該內(nèi)容援用于此。

背景技術(shù)：

作為以往的功率模塊用基板，已知有一種在成為絕緣層的陶瓷基板的一個面接合有電路層，并且在另一個面接合有用于散熱的金屬層的結(jié)構(gòu)。并且，在該功率模塊用基板的金屬層接合有冷卻器，從而構(gòu)成附帶冷卻器的功率模塊用基板。而且，在電路層上經(jīng)由焊錫材料搭載有功率元件等半導(dǎo)體元件而成為功率模塊。

關(guān)于這種功率模塊用基板，正在普及一種在電路層中使用熱特性、電特性優(yōu)異的銅或銅合金，在冷卻器中采用由鋁合金構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的附帶冷卻器的功率模塊用基板。

作為這種功率模塊用基板，專利文獻(xiàn)1中公開有作為陶瓷基板使用氮化硅、氮化鋁、氧化鋁等，通過直接接合法或活性金屬法在該陶瓷基板接合金屬層，并記載了作為該金屬層優(yōu)選使用銅。并且，還記載有通過焊錫在該功率模塊用基板接合散熱片。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2006-245437號公報

但是，接合金屬層與散熱片的焊錫層的熱阻較大，妨礙從半導(dǎo)體元件向散熱片的傳熱，并且可能因熱伸縮使龜裂進(jìn)入到焊錫層而破壞焊錫層。因此，熱阻較小且接合可靠性也較高的釬焊接合受到關(guān)注。

然而，釬焊工序?yàn)橥ㄟ^沿層疊方向?qū)?jīng)由釬焊材料層疊的金屬板彼此進(jìn)行加壓并加熱而進(jìn)行的工序，因此通過釬焊將作為散熱片的、在內(nèi)部形成冷卻流路的鋁制冷卻器接合到功率模塊用基板的情況下，鋁制冷卻器可能因該加壓力而變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種防止將由銅或銅合金構(gòu)成的金屬層釬焊到鋁制冷卻器時的變形的產(chǎn)生，熱阻較小且接合可靠性較高的附帶冷卻器的功率模塊用基板。

本發(fā)明的附帶冷卻器的功率模塊用基板的制造方法具有：第1接合工序，在陶瓷基板的一個面接合由銅或銅合金構(gòu)成的金屬板以形成電路層，并且在所述陶瓷基板的另一面接合由銅或銅合金構(gòu)成的金屬板以形成第1金屬層；第2接合工序，通過固相擴(kuò)散接合來接合金屬板和所述第1金屬層以形成第2金屬層，所述金屬板由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金構(gòu)成；及第3接合工序，使用含mg的al系釬焊材料在所述第2金屬層釬焊接合由鋁合金構(gòu)成的冷卻器。

本發(fā)明的制造方法中，通過固相擴(kuò)散接合在由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層接合由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金構(gòu)成的第2金屬層，從而能夠使用含mg的al系釬焊材料來釬焊接合由鋁合金構(gòu)成的冷卻器。該釬焊能夠在氮或氬等氣氛中以低荷載(例如0.001mpa～0.5mpa)進(jìn)行，且即使是剛性較低的鋁制冷卻器也不會使其變形而能夠可靠地接合。

此外，也可以在所述第2接合工序中，將鈦箔夾在所述第1金屬層與所述第2金屬層之間，分別固相擴(kuò)散接合所述第1金屬層與所述鈦箔及所述第2金屬層與所述鈦箔，在所述第3接合工序中，使用al-si-mg系釬焊材料來釬焊接合所述第2金屬層與所述冷卻器。

經(jīng)由鈦箔且通過固相擴(kuò)散接合來接合第1金屬層與第2金屬層，從而使鈦原子在兩個金屬層中擴(kuò)散，并且使鋁原子及銅原子在鈦箔中擴(kuò)散，從而能夠可靠地接合這些第1金屬層、鈦箔、第2金屬層。

該情況下，接合第2金屬層之后，釬焊冷卻器時被加熱，但夾著鈦箔，因此可防止進(jìn)行該釬焊時在鋁與銅中產(chǎn)生擴(kuò)散。

該制造方法中，優(yōu)選所述鈦箔的面積大于所述第1金屬層的面積。該情況下，能夠更可靠地防止由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層的銅與用來接合冷卻器的含mg的al系釬焊材料的鋁之間的接觸。

該制造方法中，使用由鋁或鋁合金構(gòu)成的所述金屬板來形成所述第2金屬層的情況下，接合冷卻器的釬焊材料中含有對氧化鋁膜的潤濕性較低的mg，因此熔融的含mg的al系釬焊材料被由鋁或鋁合金構(gòu)成的第2金屬層的側(cè)面的氧化膜所排斥，從而達(dá)不到第1金屬層。由此，該al系釬焊材料不會與由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層接觸，且不會使第1金屬層變形。

或者，在該制造方法中，也可以在使用由鎳或鎳合金構(gòu)成的所述金屬板來形成所述第2金屬層的情況下，同時進(jìn)行所述第1接合工序及所述第2接合工序。該情況下，第2金屬層為鎳或鎳合金，從而能夠同時進(jìn)行第1接合工序和第2接合工序。第1接合工序中，例如能夠采用使用ag-cu-ti系釬焊材料的釬焊接合。

該情況下，若由鎳或鎳合金構(gòu)成的所述第2金屬層的面積大于所述第1金屬層的面積，則能夠更可靠地防止由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層的銅與用來接合冷卻器的釬焊材料的鋁之間的接觸，因此優(yōu)選。

此外，該情況下，也可以在所述第2接合工序中，在所述第2金屬層層疊鋁板，并通過固相擴(kuò)散接合來分別接合所述第1金屬層與所述第2金屬層及所述第2金屬層與所述鋁板。

本發(fā)明的附帶冷卻器的功率模塊用基板具備：陶瓷基板；電路層，接合于所述陶瓷基板的一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第1金屬層，接合于所述陶瓷基板的另一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第2金屬層，接合于所述第1金屬層且由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金構(gòu)成；及冷卻器，接合于所述第2金屬層且由鋁合金構(gòu)成，在所述第1金屬層中，接合于其表面的部件中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在，并且在所述第2金屬層中，接合于其表面的部件中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

并且，優(yōu)選還具有鈦層，所述鈦層介于所述第1金屬層與所述第2金屬層之間，在所述第1金屬層中及所述第2金屬層中，所述鈦層中的鈦以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

該情況下，優(yōu)選所述鈦層的面積大于所述第1金屬層的面積。

該附帶冷卻器的功率模塊用基板中，優(yōu)選所述第2金屬層由鋁或鋁合金構(gòu)成。

或者，該附帶冷卻器的功率模塊用基板中，優(yōu)選所述第2金屬層由鎳或鎳合金構(gòu)成。

該情況下，優(yōu)選由鎳或鎳合金構(gòu)成的所述第2金屬層的面積大于所述第1金屬層的面積。

并且，也可以進(jìn)一步具有鋁層，所述鋁層介于由鎳或鎳合金構(gòu)成的所述第2金屬層與所述冷卻器之間。

根據(jù)本發(fā)明，能夠在氮或氬氣氛下以低荷載在功率模塊用基板的由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層釬焊由鋁合金構(gòu)成的冷卻器，且即使是剛性較低的冷卻器，也能夠使其不變形而可靠地進(jìn)行接合。并且，使用含mg的al系釬焊材料來進(jìn)行釬焊，但該釬焊材料與冷卻器之間夾著第2金屬層，從而熔融的含mg的al系釬焊材料不會與由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層接觸，且不會使第1金屬層變形。而且，由于是釬焊，因此能夠獲得熱阻較小且接合可靠性較高的附帶冷卻器的功率模塊用基板。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的附帶冷卻器的功率模塊用基板的縱剖視圖。

圖2a為表示圖1的附帶冷卻器的功率模塊用基板的制造方法中的第1接合工序的縱剖視圖。

圖2b為表示圖1的附帶冷卻器的功率模塊用基板的制造方法中的第2接合工序的縱剖視圖。

圖2c為表示圖1的附帶冷卻器的功率模塊用基板的制造方法中的第3接合工序的縱剖視圖。

圖3為表示在圖2a～圖2c的制造方法中使用的加壓裝置的例的主視圖。

圖4為本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板的縱剖視圖。

圖5為本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板的縱剖視圖。

圖6為本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板的縱剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，對本發(fā)明所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板及其制造方法的各實(shí)施方式進(jìn)行說明。

(第1實(shí)施方式)

圖1所示的附帶冷卻器的功率模塊用基板10具有：陶瓷基板11；電路層12，接合于該陶瓷基板11的一個面；第1金屬層13，接合于陶瓷基板11的另一個面；第2金屬層14，接合于該第1金屬層13的與陶瓷基板11相反的一側(cè)的面上；冷卻器20，接合于該第2金屬層14；及鈦層42，介于第1金屬層13與第2金屬層14之間。圖1中符號48為后述接合層。而且，如圖1的雙點(diǎn)劃線所示，半導(dǎo)體元件30通過焊錫材料接合于電路層12的上方而構(gòu)成功率模塊。

陶瓷基板11防止電路層12與第1金屬層13之間的電連接，其能夠使用氮化鋁(aln)，氮化硅(si3n4)，氧化鋁(al2o3)等，但其中氮化硅的強(qiáng)度較高，因此優(yōu)選。該陶瓷基板11的厚度被設(shè)定在0.2mm以上1.5mm以下的范圍內(nèi)。

電路層12由電特性優(yōu)異的銅或銅合金構(gòu)成。并且，第1金屬層13也由銅或銅合金構(gòu)成。這些電路層12及第1金屬層13例如通過如下方式形成：純度99.96質(zhì)量％以上的無氧銅的銅板通過例如活性金屬釬焊材料被釬焊接合于陶瓷基板11。該電路層12及第1金屬層13的厚度被設(shè)定在0.1mm～1.0mm的范圍內(nèi)。

第1金屬層13通過由銅或銅合金構(gòu)成的金屬板13′接合于陶瓷基板11而形成。該第1金屬層13中，接合于其表面的部件中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金(本實(shí)施方式中為鋁)構(gòu)成的金屬板14′通過固相擴(kuò)散接合而接合于第1金屬層13來形成第2金屬層14。金屬板14′的厚度在材質(zhì)為鋁或鋁合金的情況下被設(shè)定在0.1mm～1.0mm的范圍內(nèi)，在材質(zhì)為鎳或鎳合金的情況下被設(shè)定為50μm以上。該第2金屬層14中，接合于其表面的部件中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

冷卻器20用于發(fā)散半導(dǎo)體元件30的熱，本實(shí)施方式中，在水等冷卻介質(zhì)流通的扁平的筒體21內(nèi)沿著扁平的筒體21的厚度方向形成有劃分內(nèi)部的流路22的多個分隔壁23。該冷卻器20例如通過鋁合金(例如a3003、a6063等)的擠壓成型而形成。而且，在功率模塊用基板10的第2金屬層14，通過釬焊接合固定有位于冷卻器20的筒體21的上側(cè)的頂板21a。

半導(dǎo)體元件30為具備半導(dǎo)體的電子組件，根據(jù)所需的功能選擇igbt(insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管)、mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，金氧半場效晶體管)、fwd(freewheelingdiode，續(xù)流二極管)等各種半導(dǎo)體元件。

該半導(dǎo)體元件30通過焊接接合于電路層12，該焊錫材料例如使用sn-sb系、sn-ag系、sn-cu系、sn-in系或sn-ag-cu系的焊錫材料(所謂的無鉛焊錫材料)。

參考圖2a～圖2c對如此構(gòu)成的附帶冷卻器的功率模塊用基板10的制造方法進(jìn)行說明。

(第1接合工序)

首先，在陶瓷基板11的一個面接合由銅或銅合金構(gòu)成的金屬板12′以形成電路層12，并且在陶瓷基板11的另一個面接合由銅或銅合金構(gòu)成的金屬板13′以形成第1金屬層13。即，如圖2a所示，在陶瓷基板11的兩個面涂布銀鈦(ag-ti)系或銀銅鈦(ag-cu-ti)系的活性金屬釬焊材料，例如涂布ag-27.4質(zhì)量％cu-2.0質(zhì)量％ti的釬焊材料的漿料以形成釬焊材料涂布層40，并在這些釬焊材料涂布層40上分別層疊成為電路層12及第1金屬層13的銅板(金屬板)12′、13′。

然后，通過圖3所示的加壓裝置110使該層疊體s呈向?qū)盈B方向進(jìn)行加壓的狀態(tài)。

該加壓裝置110具備：底座板111；導(dǎo)柱112，垂直安裝于底座板111的上表面的四個角上；固定板113，固定于這些導(dǎo)柱112的上端部；按壓板114，被導(dǎo)柱112支承為在這些底座板111與固定板113之間上下自如地移動；及彈簧等施力構(gòu)件115，設(shè)置于固定板113與按壓板114之間并朝下方對按壓板114施力。

固定板113及按壓板114相對于底座板111平行配置，在底座板111與按壓板114之間配置有上述層疊體s。為了對層疊體s的兩個面均勻地進(jìn)行加壓而配設(shè)有緩沖墊片116。緩沖墊片116由碳片和石墨片的層疊板形成。

在通過該加壓裝置110對層疊體s進(jìn)行加壓的狀態(tài)下，連同加壓裝置110設(shè)置到省略圖示的加熱爐內(nèi)，并在真空氣氛下加熱為接合溫度以在陶瓷板11釬焊接合銅板12′(電路層12)和銅板13′(第1金屬層13)。作為此時的接合條件，例如以0.05mpa以上1.0mpa以下的加壓力、800℃以上930℃以下的接合溫度，進(jìn)行1分鐘～60分鐘的加熱。

該釬焊為活性金屬釬焊法，釬焊材料中的活性金屬ti優(yōu)先在陶瓷基板11中擴(kuò)散而形成氮化鈦(tin)，并經(jīng)由銀銅(ag-cu)合金接合銅板12′、13′與陶瓷基板11。由此，在陶瓷基板11的兩個面形成電路層12及第1金屬層13。

(第2接合工序)

接著，通過固相擴(kuò)散接合來接合金屬板14′和第1金屬層13以形成第2金屬層14，所述金屬板14′由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金構(gòu)成。即，在第1金屬層13的與陶瓷基板11相反的一側(cè)的面形成第2金屬層14。

該情況下，將成為第2金屬層14的鋁或鋁合金或者鎳或鎳合金(本實(shí)施方式中為鋁)的金屬板14′層疊到第1金屬層13，并通過與上述同樣的加壓裝置110對這些層疊體沿層疊方向進(jìn)行加壓，在真空氣氛下加熱為規(guī)定的接合溫度，以形成通過固相擴(kuò)散接合而接合于第1金屬層13的第2金屬層14。

圖2b表示作為第2金屬層14使用由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金(本實(shí)施方式中為鋁)構(gòu)成的金屬板14′的情況，在該金屬板14′與第1金屬層13之間夾著鈦箔41而進(jìn)行固相擴(kuò)散接合。該鈦箔41被設(shè)定為3μm以上40μm以下的厚度。而且，加壓為0.1mpa以上3.4mpa以下，并在真空氣氛下以接合溫度580℃以上640℃以下的溫度進(jìn)行1分鐘以上120分鐘以下的加熱。由此，在鈦箔41與第1金屬層13之間及鈦箔41與第2金屬層14之間分別擴(kuò)散接合。而且，在第1金屬層13與第2金屬層14之間形成鈦層42。另外，在由鋁或鋁合金構(gòu)成的金屬板14′中例如能夠使用純度99％以上、純度99.9％以上、純度99.99％以上的純鋁或a3003、a6063等鋁合金。

該工序中，第1金屬層13與金屬板14′(第2金屬層14)經(jīng)由鈦箔41并通過固相擴(kuò)散接合被接合，結(jié)果在第1金屬層13中，接合于其表面的鈦層42中的ti以擴(kuò)散的狀態(tài)存在，并且在第2金屬層14中，接合于其表面的鈦層42中的ti也以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

(第3接合工序)

接著，使用含mg的al系釬焊材料在第2金屬層14釬焊接合由鋁合金構(gòu)成的冷卻器20。

作為該含mg的al系釬焊材料，能夠使用al-si-mg箔、al-cu-mg箔或al-ge-cu-si-mg箔等。并且，如圖2c所示，也能夠使用在芯材的兩個面設(shè)置有含mg的al系釬焊材料的雙面釬焊包層材料45。

本實(shí)施方式的雙面釬焊包層材料45為在由鋁合金(例如a3003材料)構(gòu)成的芯材46的兩個面形成有al-si-mg系的釬焊材料層47的包層材料，通過在芯材46的兩個面重疊釬焊材料經(jīng)軋制而形成。芯材46的厚度為0.05mm以上0.6mm以下，兩個面的釬焊材料層47為5μm以上100μm以下的厚度。

將該雙面釬焊包層材料45夾在第2金屬層14與冷卻器20之間，并將它們進(jìn)行層疊，在使用與圖3相同的加壓裝置110沿層疊方向進(jìn)行加壓的狀態(tài)下，連同加壓裝置110在氮?dú)夥栈驓鍤夥障逻M(jìn)行加熱而釬焊。作為加壓力，例如設(shè)為0.001mpa以上0.5mpa以下，作為接合溫度設(shè)為高于al與cu的共晶溫度的580℃以上630℃以下。

在該第3接合工序中，釬焊的接合溫度高于al與cu的共晶溫度，因此倘若含al的熔融釬焊材料與由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層13接觸，則由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層13被浸蝕，從而產(chǎn)生第1金屬層13的變形等。

然而，本實(shí)施方式中，在由鋁構(gòu)成的第2金屬層14的側(cè)面存在不易被釬焊材料潤濕的鋁氧化物，因此熔融的含mg的al系釬焊材料(本實(shí)施方式中為al-si-mg系的釬焊材料)不會越過該第2金屬層14的側(cè)面而與第1金屬層13接觸，從而不會使第1金屬層13變形。

其原因在于，熔融的含mg的al系釬焊材料要爬到第2金屬層14及第1金屬層13時，存在于第2金屬層14的側(cè)面的氧化物產(chǎn)生排斥釬焊材料的阻斷物的效果。

并且，本實(shí)施方式中，進(jìn)行在第2金屬層14釬焊冷卻器20的第3接合工序時的接合溫度高于鋁與銅的共晶溫度，但鈦層42介于第2金屬層14與第1金屬層13之間的界面部分，因此即使在進(jìn)行第3接合工序的釬焊時，也不會在第2金屬層14的鋁與第1金屬層13的銅之間產(chǎn)生液相，防止第1金屬層13熔融。

另外，該釬焊之后，雙面釬焊包層材料45的芯材46即由鋁合金構(gòu)成的接合層48薄薄地介于第2金屬層14與冷卻器20之間。

如上制造的附帶冷卻器的功率模塊用基板10中，在陶瓷基板11的兩個面形成電路層12、第1金屬層13，并在該第1金屬層13經(jīng)由由鋁或鋁合金構(gòu)成的第2金屬層14釬焊鋁合金制的冷卻器20，因此能夠使用含mg的al系釬焊材料以低荷載進(jìn)行釬焊。并且，使用含mg的al系釬焊材料來進(jìn)行冷卻器20的釬焊，但熔融的含mg的al系釬焊材料在第2金屬層14的側(cè)面被排斥，因此該釬焊材料不會與由銅或銅合金構(gòu)成的第1金屬層13接觸，從而不會使第1金屬層13變形。該冷卻器20為鋁合金制且在內(nèi)部具有流路22，因此剛性比較低，但該釬焊為低荷載，因此不會使冷卻器20變形而能夠可靠地進(jìn)行接合。

另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)能夠?qū)唧w結(jié)構(gòu)加以各種變更。

上述實(shí)施方式中，使用具有al與cu的共晶溫度以上的熔點(diǎn)的al-si-mg釬焊材料，因此為鈦層42介于第1金屬層13與第2金屬層14之間的結(jié)構(gòu)，但在使用具有小于al與cu的共晶溫度的熔點(diǎn)的含mg的al系釬焊材料(例如al-15ge-12si-5cu-1mg：熔點(diǎn)540℃)的情況下，也能夠不夾著鈦層而直接將第1金屬層13與第2金屬層14固相擴(kuò)散接合。該情況下，在第1金屬層13中，所接合的第2金屬層中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在，并且在第2金屬層中，第1金屬層中的金屬原子以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

并且，該情況下，在第2金屬層14釬焊冷卻器20時的溫度小于al與cu的共晶溫度，因此不會在第2金屬層14的鋁與第1金屬層13的銅之間產(chǎn)生液相，防止第1金屬層13變形。

作為冷卻器，并不限于如上結(jié)構(gòu)，也可以使用平板材料，材質(zhì)并不限于鋁合金，能夠使用al系或mg系的低熱線膨脹材料(例如alsic等)。

(第2實(shí)施方式)

如圖4所示，本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板210具備：陶瓷基板211；電路層212，接合于陶瓷基板211的一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第1金屬層213，接合于陶瓷基板211的另一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第2金屬層214，接合于第1金屬層213且由鎳或鎳合金構(gòu)成；及冷卻器20，接合于第2金屬層214且由鋁合金構(gòu)成。并且，與第1實(shí)施方式相同，用來釬焊接合冷卻器20的雙面包層材料的一部分作為接合層48殘留于第2金屬層214與冷卻器20之間。

該附帶冷卻器的功率模塊用基板210中，在第1金屬層213中，接合于其表面的第2金屬層214中的ni以擴(kuò)散的狀態(tài)存在，并且在第2金屬層214中，接合于其表面的第1金屬層213中的cu以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

并且，該附帶冷卻器的功率模塊用基板210中，第2金屬層214的面積大于第1金屬層213的面積。由此，防止接合冷卻器20時熔融的釬焊材料到達(dá)第1金屬層213。

該附帶冷卻器的功率模塊用基板210通過與上述第1實(shí)施方式相同的制造方法來制造，但第2金屬層214為鎳，從而能夠同時進(jìn)行第1接合工序及第2接合工序。該情況下，使用銀鈦(ag-ti)系或銀銅鈦(ag-cu-ti)系的活性金屬釬焊材料將成為電路層212及第1金屬層211的各金屬板釬焊接合到陶瓷基板211，同時在成為第1金屬層211的金屬板固相擴(kuò)散接合成為第2金屬層214的金屬板。

(第3實(shí)施方式)

如圖5所示，本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板310具備：陶瓷基板311；電路層312，接合于陶瓷基板311的一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第1金屬層313，接合于陶瓷基板311的另一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第2金屬層314，接合于第1金屬層313且由鎳或鎳合金構(gòu)成；及冷卻器20，接合于第2金屬層314且由鋁合金構(gòu)成，此外，還具有介于第2金屬層314與冷卻器20之間的鋁層315。并且，與上述各實(shí)施方式相同，用來釬焊接合冷卻器20的雙面包層材料的一部分作為接合層48殘留于鋁層315與冷卻器20之間。

該附帶冷卻器的功率模塊用基板310中，在第1金屬層313中，接合于其表面的第2金屬層314中的ni以擴(kuò)散的狀態(tài)存在，并且在第2金屬層314中，接合于其一個表面的第1金屬層313中的cu和接合于另一個表面的鋁層315中的al以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

(第4實(shí)施方式)

如圖6所示，本發(fā)明的第4實(shí)施方式所涉及的附帶冷卻器的功率模塊用基板410具備：陶瓷基板411；電路層412，接合于陶瓷基板411的一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第1金屬層413，接合于陶瓷基板411的另一個面且由銅或銅合金構(gòu)成；第2金屬層414，接合于第1金屬層413且由鋁或鋁合金構(gòu)成或者由鎳或鎳合金構(gòu)成；及冷卻器20，接合于第2金屬層414且由鋁合金構(gòu)成，此外，還具有介于第1金屬層413與第2金屬層414之間的鈦層415。并且，與上述各實(shí)施方式相同，用來釬焊接合冷卻器20的雙面包層材料的一部分作為接合層48殘留于第2金屬層414與冷卻器20之間。

該附帶冷卻器的功率模塊用基板410中，在第1金屬層413及第2金屬層414中，接合于其表面的鈦層415中的ti以擴(kuò)散的狀態(tài)存在。

并且，該附帶冷卻器的功率模塊用基板410中，第2金屬層414及鈦層415中的至少任一層的面積大于第1金屬層413的面積。由此，防止接合冷卻器20時熔融的釬焊材料到達(dá)第1金屬層413。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

能夠提供一種防止將由銅或銅合金構(gòu)成的金屬層釬焊到鋁制冷卻器時產(chǎn)生變形，并且熱阻較小且接合可靠性較高的附帶冷卻器的功率模塊用基板。

符號說明

10、210、310、410附帶冷卻器的功率模塊用基板

11、211、311、411陶瓷基板

12、212、312、412電路層

13、213、313、413第1金屬層

14、214、314、414第2金屬層

12′、13′銅板(金屬板)

14′金屬板

20冷卻器

21筒體

21a頂板

22流路

23分隔壁

30半導(dǎo)體元件

40釬焊材料涂布層

41鈦箔

42、415鈦層

45雙面釬焊包層材料(含mg的al系釬焊材料)

46芯材

47釬焊層

48接合層

315鋁層