TW201322385A - 功率模組用基板、附有散熱片功率模組用基板、功率模組及功率模組用基板之製造方法 - Google Patents

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Nobuyuki Terasaki
Toshio Sakamoto
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Hiroyuki Mori
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Abstract

本發明係一種功率模組用基板，附有散熱片功率模組用基板，功率模組及功率模組用基板之製造方法，其中，本發明之功率模組用基板(10)係具備絕緣基板(11)，和形成於此絕緣基板(11)之一方的面之電路層(12)之功率模組用基板(10)，前述電路層(12)係接合有第一銅板(22)於前述絕緣基板(11)之一方的面而加以構成，前述第一銅板(22)係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，以100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成。

Description

功率模組用基板、附有散熱片功率模組用基板、功率模組及功率模組用基板之製造方法
此發明係有關使用於控制大電流，高電壓之半導體裝置的功率模組用基板，附有散熱片功率模組用基板，功率模組及功率模組用基板之製造方法。
本申請係依據於2011年8月12日，提出於日本之日本特願2011-176712號及日本特願2011-176881號，主張優先權，將其內容援用於此內容。
在半導體元件之中為了電力供給之功率模組係發熱量比較高之故，作為搭載此之基板係例如，使用具備AlN(氮化鋁)，Al2O3(氧化鋁)，Si3N4(氮化矽)等所成之絕緣基板，和接合第一之金屬板於此絕緣基板之一方的面側所構成之電路層，和接合第二之金屬板於絕緣基板之另一方的面側所構成之金屬層的功率模組用基板。
在如此之功率模組基板中，於電路層上，藉由焊錫材而搭載有功率元件等之半導體元件。
例如，對於專利文獻1係提案有使用作為第一之金屬板(電路層)及第二之金屬板(金屬層)而使用鋁板而成之功率模組用基板。
另外，對於專利文獻2、3係提案有將第一之金屬板(電路層)及第二之金屬板(金屬層)作為銅板，經由DBC法而直接接合此銅板於絕緣基板而成之功率模組用 基板。另外，對於專利文獻2之第1圖係揭示有於上述之功率模組用基板，使用有機系耐熱性黏著劑而接合鋁製之散熱片的附有散熱片功率模組用基板。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第3171234號公報
[專利文獻2]日本特開平04-162756號公報
[專利文獻3]日本特許第3211856號公報
但在記載於專利文獻1之功率模組用基板中，作為構成電路層之第一之金屬板而使用鋁板。當比較銅與鋁時，從鋁的熱傳導率為低的情況，對於作為電路層而使用鋁板的情況，比較於使用銅板的情況，無法擴散來自搭載於電路層上之電性構件等的發熱體的熱而發散。因此，對於經由電子構件之小型化或高輸出化之時，功率密度上升之情況，係有無法充分發散熱之虞。
在專利文獻2、3中，從由銅板而構成電路層之情況，成為可有效率地發散來自搭載於電路層上之電性構件等的發熱體的熱者。
但在上述之功率模組用基板中，在其使用環境中負荷有冷熱周期，但對於如記載於專利文獻2、3，由銅板而 構成電路層及金屬層之情況，經由上述之冷熱周期，因絕緣基板與銅板之熱膨脹係數的差引起之剪切應力作用於銅板。因而銅板則產生加工硬化，有著對於絕緣基板產生有破裂等之問題。
另外，在記載於專利文獻2之附有散熱片功率模組用基板中，於鋁製之散熱片與絕緣基板之間配設有銅板。從此情況，由此銅板無法充分緩和因散熱片與絕緣基板之熱膨脹係數的差引起之熱變形，而有於冷熱周期負載時對於絕緣基板容易產生破裂等之問題。
此發明係有鑑於上述之情事所作為之構成，其目的為提供可效率佳地發散來自搭載於電路層上之電性構件等的熱之同時，可抑制在冷熱周期負載時之絕緣基板的破裂之產生的功率模組用基板，附有散熱片功率模組用基板，功率模組及功率模組用基板之製造方法者。
本發明之一形態的功率模組用基板係具備絕緣基板，和形成於前述絕緣基板之一方的面之電路層之功率模組用基板，其中，前述電路層係接合有第一銅板於前述絕緣基板之一方的面而加以構成，前述第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成。
另外，一種更具備形成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層的功率模組用基板，其中，前述金屬層係接合有鋁板於前述絕緣基板之另一方的面而加以構成亦可。
在此構成之功率模組用基板中，因以第一銅板而構成搭載有電子構件等之電路層之故，可充分擴散從電子構件等產生的熱，可促進熱的發散。
另外，構成前述電路層之第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成亦可。
因此，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種以上之元素則與作為不可避不純物之一而存在於銅中S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響。因而，在冷熱周期時之特別高溫區域，在電路層進展著恢復．再結晶化，成為減少經由因絕緣基板與電路層之熱膨脹係數的差引起之剪切應力而加工硬化之電路層之變形者，降低在冷熱周期時負載於絕緣基板之應力。由此，成為可抑制在冷熱周期負載時之絕緣基板的破裂產生。
對於鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之含有量的合計為不足1molppm之情況，或硼的含有量為不足100molppm之情況，係有成為無法充分控制存在於銅中之S的影響之虞。另外，對於鹼土類元素，過渡性金屬 元素，稀土類元素之含有量的合計為超過100molppm之情況，或硼的含有量為超過1000molppm之情況，係有經由此等元素，電路層(第一銅板)產生硬化，以及熱傳導度下降之虞。
因而，將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，設定為以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，設定100molppm以上1000molppm以下之範圍。
構成前述電路層之第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成為佳。
此情況，因作為鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之含有量的合計為3molppm以上，或硼的含有量為300molppm以上之故，可抑制銅中的S之影響，再結晶溫度變低，成為可確實抑制加工硬化。另外，因作為鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之含有量的合計為50molppm以下，或硼的含有量為1000molppm以下之故，可抑制第一銅板之硬化或熱傳導度之下降者。
另外，構成前述電路層之第一銅板係將氧含有量作為1質量ppm以下者為佳。
此情況，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種類以上的元素則與氧產生反應而抑制成 為氧化物者，而確實地與S產生反應，可生成硫化物者。因而，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種類以上的元素含有量則至少成為可充分抑制S的影響。
更且，對於前述金屬層之中與前述絕緣基板之接合界面，係Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素則固熔，而前述金屬層之中在接合界面近旁之前述添加元素之濃度合計則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內者為佳。
此情況，因於前述金屬層固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga及Li之中之任1種或2種以上之添加元素之故，固熔強化有前述金屬層之接合界面側部分。由此，可防止在金屬層部分之破裂者。
另外，因將前述金屬層之中在接合界面近旁之前述添加元素的濃度合計作為0.01質量%以上之故，可確實地固熔強化金屬層之接合界面側部分。另外，因將前述金屬層之中在接合界面近旁之前述添加元素的濃度合計作為5質量%以下之故，可防止金屬層之接合界面近旁之強度變為過剩，在負載熱周期於此功率模組用基板時，成為可以金屬層緩和熱變形，而可抑制絕緣基板之破裂產生。
更且，對於前述金屬層之中與前述絕緣基板之接合界面，係形成有將Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素的濃度作為前述金屬層中之前述添加元素的濃度之2倍以上之添加元素高濃度 部為佳。
此情況，因於金屬層之接合界面，形成有將前述添加元素的濃度作為前述金屬層中之前述添加元素的濃度之2倍以上之添加元素高濃度部之故，經由存在於界面近旁之前述添加元素原子，成為可謀求金屬層之接合強度的提升者。金屬層中之前述添加元素的濃度係指金屬層之中在從接合界面離開一定距離(例如，5nm以上)部分之前述添加元素之濃度。
另外，在本發明之一形態的功率模組用基板中係更具備形成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層之功率模組用基板，其中，前述金屬層係接合有第二銅板於前述絕緣基板之另一方的面而加以構成，前述第二銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成為佳。
此情況，因形成有第二銅板所成之金屬層於絕緣基板之另一方的面之故，可在金屬層擴散熱，而更促進熱的發散者。另外，從接合各銅板於絕緣基板的兩面之情況，可抑制絕緣基板之彎曲。
更且，構成金屬層之第二銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為 將殘留部作成銅及不可避不純物之組成亦可。
因此，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種以上之元素則與作為不可避不純物之一而存在於銅中S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響。因而，在冷熱周期時之特別高溫區域，在金屬層進展著恢復．再結晶化，減少經由因絕緣基板與電路層之熱膨脹率的差引起之剪切應力而加工硬化之電路層之變形者，降低在冷熱周期時負載於絕緣基板之應力。由此，成為可抑制在冷熱周期負載時之絕緣基板的破裂產生。
前述第一銅板及前述第二銅板之至少一方係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成為佳。
此情況，因作為鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之含有量的合計為3molppm以上，或硼的含有量為300molppm以上之故，可抑制銅中的S之影響，再結晶溫度變低，成為可確實抑制加工硬化。另外，因作為鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之含有量的合計為50molppm以下，或硼的含有量為1000molppm以下之故，可抑制前述第一銅板及/或前述第二銅板之硬化或熱傳導度之下降者。
另外，前述第一銅板及前述第二銅板之至少一方係將氧含有量作為1質量ppm以下者為佳。
此情況，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種類以上的元素則與氧產生反應而抑制成為氧化物者，而確實地與S產生反應，可生成硫化物者。因而，鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素或硼之中至少1種類以上的元素含有量則至少成為可充分抑制S的影響。
本發明之其他形態的功率模組用基板係具備前述之功率模組用基板，和配設於前述絕緣基板之另一方之面側的散熱片。
如根據此構成之功率模組用基板，接合有散熱片於鋁板或第二銅板所成之金屬層。因而，經由此散熱片，可效率佳地發散來自功率模組用基板的熱。另外，可經由金屬層之變形而緩和冷熱周期負載時之熱變形，而可抑制絕緣基板之破裂者。
本發明之一形態之附有散熱片功率模組係具備前述附有散熱片功率模組用基板，和搭載於前述電路層上之電子構件。
另外，本發明之其他形態之功率模組係具備前述之功率模組用基板，和搭載於前述電路層上之電子構件。
如根據此等構成之功率模組，即使為可有效率地發散來自搭載於電路層上之電子構件的熱，而電子構件之功率密度(發熱量)提昇之情況，亦可充分地對應者。
本發明之一形態之功率模組用基板之製造方法係具備絕緣基板，和形成於絕緣基板之一方的面之電路層，和形 成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層的功率模組用基板之製造方法，其中，具備前述電路層係接合有第一銅板於前述絕緣基板之一方的面而加以構成，而前述金屬層係接合有鋁板於前述絕緣基板之另一方的面而加以構成，前述第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成，於前述絕緣基板之一方的面接合第一銅板而形成前述電路層之電路層形成工程，和於前述絕緣基板之另一方的面接合鋁板而形成前述金屬層之第一金屬層形成工程，而在前述第一金屬層形成工程中，於前述鋁板之接合界面，配置Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素，接合前述鋁板。
如根據此構成之功率模組用基板之製造方法，可製造前述之功率模組用基板。另外，在前述第一金屬層形成工程中，係因於前述第二之金屬板之接合界面，配置Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素，而接合前述鋁板之構成之故，可堅固地接合前述鋁板與前述絕緣基板者。另外，因Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之元素係使鋁的熔點下降之元素之故，在比較低溫的條件(例如570~630℃)，亦可形成熔融金屬範圍於前述鋁板之接合界面者。此等添加 元素係亦可固定於前述鋁板等之接合面，而於接合面配設含有此等添加元素之金屬箔(焊料材箔)。
如根據本發明，提供可效率佳地發散來自搭載於電路層上之電性構件等的熱之同時，可抑制在冷熱周期負載時之絕緣基板的破裂之產生的功率模組用基板，附有散熱片功率模組用基板，功率模組及功率模組用基板之製造方法者。
以下，對於本發明之實施形態，參照添加的圖面加以說明。
於圖1顯示本發明之第1實施形態之功率模組用基板10，附有散熱片功率模組用基板40及功率模組1。
此功率模組1係具備功率模組用基板10，和半導體元件3，和散熱片41。功率模組用基板10係配設有電路層12。半導體元件3係對於電路層12之搭載面12A係藉由焊料層2而加以接合。焊料層2係例如作為Sn-Ag系，Sn-In系，或Sn-Ag-Cu系之焊料材(所謂無鉛焊料材)。在本實施形態中，於電路層12之搭載面12A與焊料層2之間，設置有Ni鍍膜(未圖示)亦可。
功率模組用基板10係如圖1所示，具備陶瓷基板11，和電路層12，和金屬層13。電路層12係形成於此陶瓷 基板11之一方的面(在圖1中為上面)。金屬層13係形成於此陶瓷基板11之另一方的面(在圖1中為下面)。
陶瓷基板11係為防止電路層12與金屬層13之間的電性連接之構成，由絕緣性高之Al2O3(氧化鋁)加以構成。另外，陶瓷基板11之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
電路層12係如圖6所示，於陶瓷基板11之一方的面(在圖6中為上面)，經由接合第一銅板22之時而加以形成。電路層12之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。另外，對於此電路層12係形成有電路圖案，其一方的面(在圖1中為上面)則作為搭載有半導體元件3之搭載面12A。
此第一銅板22(電路層12)係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成，更理想為至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，氧含有量作為1質量ppm以下。
在本實施形態中，第一銅板22(電路層12)係使用添加15molppm的Mg於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之Mg-Doped銅。
金屬層13係如圖6所示，於陶瓷基板11之另一方的面(在圖6中為下面)，經由接合鋁板23之時而加以形成。
此鋁板23(金屬層13)係作為純度為99質量%以上，耐力為30N/mm2以下的鋁或鋁合金之延壓板。
在本實施形態中，鋁板23(金屬層13)係作為純度為99.99質量%以上的鋁(所謂4N鋁)之延壓板。
如圖2A及圖2B所示，在陶瓷基板11與金屬層13之接合界面30中，固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，在本實施形態中，作為添加元素而固熔有Cu。
對於金屬層13之接合界面30近旁，係形成有隨著從接合界面30離間於層積方向漸進地，添加元素之濃度(在本實施形態中為Cu濃度)下降之濃度傾斜層31。另外，此濃度傾斜層31之接合界面30側(金屬層13之接合界面30近旁)之添加元素之濃度(在本實施形態中為Cu濃度)則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內。
金屬層13之接合界面30近旁之添加元素之濃度係經由EPMA分析(點徑30μm)，從接合界面30在50μm之位置進行5點測定之平均值。另外，在圖2B的圖表係在金屬層13之中央部分，於層積方向進行線分析，將在前述50μm位置之濃度作為基準而求得。
散熱片41係冷卻前述之功率模組用基板10。在本實 施形態之散熱片41係如圖1所示，具備接合於功率模組用基板10之金屬層13之另一方的面側之散熱板42。散熱板42係作為由耐力為100N/mm2以上之金屬材料所構成，其厚度為2mm以上之構成，在本實施形態中係由A6063合金(鋁合金)所構成。
如圖3所示，在金屬層13與散熱板42之接合界面35中，於金屬層13及散熱板42，固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，在本實施形態中，作為添加元素而固熔有Cu。
對於金屬層13及散熱板42之接合界面35近旁，係形成有隨著從接合界面35離間於層積方向漸進地，添加元素之濃度(在本實施形態中為Cu濃度)下降之濃度傾斜層36、37。另外，此濃度傾斜層36、37之接合界面35側(金屬層13及散熱板42之接合界面35近旁)之添加元素之濃度(在本實施形態中為Cu濃度)則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內。
金屬層13及散熱板42之接合界面35近旁之添加元素之濃度係經由EPMA分析(點徑30μm)，從接合界面35在50μm之位置進行5點測定之平均值。另外，在圖3的圖表係在金屬層13及散熱板42之中央部分，於層積方向進行線分析，將在前述50μm位置之濃度作為基準而求得。
另外，對於在透過電子顯微鏡觀察陶瓷基板11與金屬層13之接合界面30之情況，係如圖4所示，形成有濃 縮有添加元素(Cu)於接合界面30之添加元素高濃度部32。在此添加元素高濃度部32中，添加元素之濃度(Cu濃度)則作為金屬層13中的添加元素的濃度(Cu濃度)的2倍以上。此添加元素高濃度部32之厚度H係作為4nm以下。
在此觀察之接合界面30係將金屬層13之晶格像的界面側端部與陶瓷基板11之晶格像的接合界面30側端部之間的中央作為基準面S。另外，金屬層13中之添加元素之濃度(Cu濃度)係為金屬層13之中在從接合界面30離開一定距離(在本實施形態中為5nm)部分之添加元素之濃度(Cu濃度)。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板10及附有散熱片功率模組用基板40的製造方法，參照圖5至圖8加以說明。
首先，如圖5及圖6所示，接合成為電路層12之第一銅板22，和陶瓷基板11(電路層形成工程S01)。陶瓷基板11則從由Al2O3所構成之情況，經由利用在銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶域之液相的DBC法(Direct Bonding Copper)而接合第一銅板22與陶瓷基板11。具體而言，使第一銅板22與陶瓷基板11接觸，在微量添加氧的氮氣環境中，由以1075℃加熱10分鐘者，接合第一銅板22與陶瓷基板11。
接著，於陶瓷基板11之另一方的面側，接合成為金屬層13之鋁板23(第一金屬層形成工程S02)之同時， 接合鋁板23與散熱片41之散熱板42(散熱片接合工程S03)。在本實施形態中，同時實施此等第一金屬層形成工程S02與散熱片接合工程S03。
於鋁板23之一方的面，經由濺鍍而固定添加元素(Cu)而形成第1固定層51之同時，於鋁板23之另一方的面，經由濺鍍而固定添加元素(Cu)而形成第2固定層52(固定層形成工程S11)。在第1固定層51及第2固定層52之添加元素量係作為0.01mg/cm2以上10mg/cm2以下之範圍內，而在本實施形態中，作為添加元素而使用Cu，將在第1固定層51及第2固定層52之Cu量設定為0.08mg/cm2以上2.7mg/cm2以下。
接著，如圖6所示，將鋁板23層積於陶瓷基板11之另一方的面側。更且，於鋁板23之另一方的面側層積散熱板42(層積工程S12)。
此時，如圖6所示，作為形成有鋁板23之第1固定層51的面則呈朝向陶瓷基板11地，且形成有鋁板23之第2固定層52的面則呈朝向散熱板42地，層積此等。即，於鋁板23與陶瓷基板11之間，使第1固定層51(添加元素Cu)介入存在，於鋁板23與散熱板42之間，使第2固定層52(添加元素Cu)介入存在。
接著，將第一銅板22與陶瓷基板11，鋁板23，散熱板42以加壓(壓力1~35kgf/cm2)於其層積方向之狀態而裝入至真空加熱爐內而進行加熱(加熱工程S13)。在本實施形態中，真空加熱爐內的壓力係設定為10-3~ 10-6Pa的範圍內，加熱溫度係設定為550℃以上650℃以下之範圍內。
經由此工程，如圖7所示，於鋁板23與陶瓷基板11之界面形成有第1熔融金屬範圍55。此第1熔融金屬範圍55係經由第1固定層51之添加元素(Cu)擴散於鋁板23側之時，根據鋁板23之第1固定層51近旁的添加元素之濃度(Cu濃度)則上升而熔點變低而加以形成。
另外，如圖8所示，於鋁板23與散熱板42之界面，形成有第2熔融金屬範圍56。此第2熔融金屬範圍56係經由第2固定層52之添加元素(Cu)擴散於鋁板23側及散熱板42側之時，根據鋁板23及散熱板42之第2固定層52近旁的添加元素之濃度(Cu濃度)則上升而熔點變低而加以形成。
接著，在形成有第1熔融金屬範圍55，第2熔融金屬範圍56之狀態而將溫度保持為一定(熔融金屬凝固工程S14)。
經由此工程，第1熔融金屬範圍55中的Cu則更擴散至鋁板23側。由此，在第1熔融金屬範圍55之部分的Cu濃度則成為緩緩降低而熔點上升，在將溫度保持為一定之狀態，凝固持續進行。由此等，接合陶瓷基板11與鋁板23。
同樣地，第2熔融金屬範圍56中的Cu則更擴散於鋁板23側及散熱板42側，在第2熔融金屬範圍56之部分的Cu濃度則成為緩緩降低而熔點上升，在將溫度保持為 一定之狀態，凝固持續進行。由此等，接合鋁板23與散熱板42。
也就是，陶瓷基板11與鋁板23，及鋁板23與散熱板42係經由所謂Transient Liquid Phase Diffusion Bonding而加以接合者。
由如此作為，接合第一銅板22，陶瓷基板11，鋁板23，散熱片41之散熱板42，製造本實施形態之功率模組用基板10及附有散熱片功率模組用基板40。
如根據如以上所構成之本實施形態的功率模組用基板10，具有搭載有半導體元件3的搭載面12A之電路層12則由第一銅板22加以構成。因而可充分地擴散從半導體元件3產生的熱，可促進此熱的發散。由此，可搭載功率密度高之半導體元件3等之電子構件，成為可謀求半導體封裝之小型化，高輸出化者。
構成電路層12之第一銅板22則在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成，更理想為至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，在本實施形態中，使用添加15molppm的Mg於純度99.99質量%以上的無氧銅(OFC)之Mg-Doped銅。因而，Mg則與 作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板22(電路層12)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。因而，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板11的破裂產生。
更且，第一銅板22(電路層12)之氧含有量則作為1質量ppm以下。因而，抑制Mg則與氧反應而加以消耗之情況，可確實地使Mg與S反應。
另外，在本實施形態中，陶瓷基板11則由Al2O3加以構成。因而，如上述，可將第一銅板22與陶瓷基板11，經由利用在銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶域之液相的DBC法(Direct Bonding Copper)而接合者。由此，可確保陶瓷基板11與電路層12(第一銅板22)之接合強度，可構成對於接合信賴性優越之功率模組用基板10者。
另外，對於金屬層13與陶瓷基板11之接合界面30，及金屬層13與散熱片41之散熱板42之接合界面35，係固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，在本實施形態中，作為添加元素而固熔有Cu。因而，成為金屬層13之接合界面30、35側部分則固熔強化者，可防止在金屬層13部分之破裂情況。
金屬層13之中在接合界面30、35近旁之添加元素的濃度(在本實施形態中為Cu濃度)則設定為0.01質量% 以上5質量%以下之範圍內。因而，可防止金屬層13之接合界面30、35近旁之強度變為過剩之情況，而在負載冷熱周期於此功率模組用基板10時，可由金屬層13而緩和熱變形，可抑制陶瓷基板11之破裂產生。
另外，對於金屬層13與陶瓷基板11之接合界面30，係形成有將Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素的濃度(在本實施形態中為Cu濃度)作為金屬層13中之前述添加元素的濃度之2倍以上之添加元素高濃度部32。因而，經由存在於界面近旁之添加元素原子(Cu原子)，成為可謀求金屬層13之接合強度的提升者。
另外，將散熱片41之散熱板42，由耐力為100N/mm2以上之金屬材料所構成，其厚度作為2mm以上之構成，在本實施形態中係作為由A6063合金(鋁合金)所構成。從此情況，成為剛性高，處理容易。
更且，於散熱片41之散熱板42與陶瓷基板11之間，配設有耐力為30N/mm2以下的鋁(在本實施形態中，純度99.99%以上的純鋁)所成之金屬層13。因而，即使散熱片41之散熱板42的剛性為高，亦可由金屬層13而充分地緩和因散熱片41之散熱板42與陶瓷基板11之熱膨脹係數的差引起之熱變形，進而可抑制陶瓷基板11之破裂產生。
在本實施形態中，在第一金屬層形成工程S02及散熱片接合工程S03中，經由添加元素(Cu)朝向於鋁板23 側及散熱板42側而擴散之時，於接合界面30、35形成第1熔融金屬範圍55，第2熔融金屬範圍56，經由使其第1熔融金屬範圍55，第2熔融金屬範圍56凝固而接合，經由所謂Transient Liquid Phase Diffusion Bonding而加以接合。因而，可以比較低溫條件而堅固地接合，成為可製造對於接合信賴性優越之功率模組用基板10及附有散熱片功率模組用基板40者。
另外，在形成於鋁板23之接合面的第1固定層51及第2固定層52之添加元素量係作為0.01mg/cm2以上10mg/cm2以下之範圍內，而在本實施形態中，作為添加元素而使用Cu，將在第1固定層51及第2固定層52之Cu量設定為0.08mg/cm2以上2.7mg/cm2以下。因而，於鋁板23之接合界面30、35，可確實地形成第1熔融金屬範圍55，第2熔融金屬範圍56。另外，可防止添加元素(Cu)過剩地擴散於鋁板23側而接合界面30、35近旁之金屬層13(鋁板23)的強度變為過高者。
另外，在本實施形態中，作為同時地進行第一金屬層形成工程S02與散熱片接合工程S03之構成。因而，可由1次進行鋁板23之兩面的接合工程，可大幅度地削減此附有散熱片功率模組用基板40之製造成本。更且，無對於陶瓷基板11產生不要的熱負載作用，進而可抑制彎曲等之產生。
另外，由經由濺鍍，固定添加元素(Cu)於鋁板23之接合面者，形成第1固定層51及第2固定層52。因而 ，可確實地配置添加元素(Cu)於鋁板23之接合界面30、35者。
接著，對於本發明之第2實施形態，參照圖9至圖12加以說明。圖9所示之功率模組101係具備功率模組用基板110，和半導體元件3，和散熱片141。功率模組用基板110係配設有電路層112。半導體元件3係對於電路層112之搭載面112A係藉由焊料層2而加以接合。
功率模組用基板110係具備陶瓷基板111，和電路層112，和金屬層113。電路層112係接合於此陶瓷基板111之一方的面(在圖9中為上面)。金屬層113係接合於此陶瓷基板111之另一方的面(在圖9中為下面)。
陶瓷基板111係由絕緣性高的AlN(氮化鋁)而加以構成。另外，陶瓷基板111之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
電路層112係如圖12所示，於陶瓷基板111之一方的面，經由接合第一銅板122之時而加以形成。電路層112之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。
此第一銅板122(電路層112)係在加以接合之前，具有與記載於第1實施形態之第一銅板22同樣的構成(組成)。在本實施形態中，第一銅板122(電路層112)係使用取代記載於第1實施形態的Mg而添加10molppm Zr於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之Zr-Doped銅。
金屬層113係如圖12所示，經由於陶瓷基板111之另一方的面，接合鋁板123之時而加以形成。
此鋁板123(金屬層113)係作為純度為99質量%以上，耐力為30N/mm2以下的鋁或鋁合金之延壓板。在本實施形態中，鋁板123(金屬層113)係作為純度為99.99質量%以上的鋁(所謂4N鋁)之延壓板。
散熱片141係具備天板部142，和流路144。天板部142係為散熱板之天板的部分，與功率模組用基板110加以接合。對於流路144係流通有冷卻媒體(例如冷卻水)。
散熱片141(天板部142)係由熱傳導性良好的材質加以構成者為佳，且有必要確保作為構造材之剛性。因此，在本實施形態中，散熱片141之天板部142係由A6063(鋁合金)所構成。
在陶瓷基板111與金屬層113之接合界面中，固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，在本實施形態中，作為添加元素而固熔有Ag。
對於金屬層113之接合界面近旁，係形成有隨著從接合界面離間於層積方向漸進地，添加元素之濃度(在本實施形態中為Ag濃度)則下降之濃度傾斜層。另外，此濃度傾斜層之接合界面側(金屬層113之接合界面近旁)之添加元素之濃度(在本實施形態中為Ag濃度)則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內。
金屬層113之接合界面近旁之添加元素之濃度係經由 EPMA分析(點徑30μm)，從接合界面在50μm之位置進行5點測定之平均值。
另外，在金屬層113與天板部142之接合界面中，於金屬層113及天板部142，固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，在本實施形態中，作為添加元素而固熔有Ag。
對於金屬層113及天板部142之接合界面近旁，係形成有隨著從接合界面離間於層積方向漸進地，添加元素之濃度(在本實施形態中為Ag濃度)則下降之濃度傾斜層。另外，此濃度傾斜層之接合界面側(金屬層113及天板部142之接合界面近旁)之添加元素之濃度(在本實施形態中為Ag濃度)則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內。此金屬層113及天板部142之接合界面近旁之添加元素之濃度係經由EPMA分析(點徑30μm)，從接合界面在50μm之位置進行5點測定之平均值。
另外，對於在透過電子顯微鏡而觀察陶瓷基板111與金屬層113之接合界面之情況，係形成有於接合界面濃縮有添加元素(Ag)之添加元素高濃度部。在此添加元素高濃度部中，添加元素之濃度(Ag濃度)則作為金屬層113中的添加元素的濃度(Ag濃度)的2倍以上。此添加元素高濃度部之厚度H係作為4nm以下。
在此觀察之接合界面係將金屬層113之晶格像的界面側端部與陶瓷基板111之晶格像的接合界面側端部之間的中央作為基準面。另外，金屬層113中之添加元素之濃度 (Ag濃度)係為金屬層113之中在從接合界面離開一定距離(在本實施形態中為5nm)部分之添加元素之濃度(Ag濃度)。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板110之製造方法及附有散熱片功率模組用基板140之製造方法加以說明。
首先，如圖11及圖12所示，於AlN所成之陶瓷基板111的表面，形成Al2O3層125(第一氧化鋁層形成工程S100)。在此第一氧化鋁層形成工程S100中，將AlN之氧化處理，以1200℃以上，由在Ar-O2混合氣體環境進行。將氧分壓PO2作為10kPa，而將水蒸氣分壓PH2O調整為0.05kPa。如此，經由在高氧分壓/低蒸氣分壓環境進行AlN之氧化處理之時，形成對於與AlN之密著性優越之緻密的Al2O3層125。Al2O3層125之厚度係作為1μm以上。
經由在將高純度的Ar氣體進行脫氧處理之後混合氧氣之時，調整氧分壓。另外，由將此環境氣體通過於充填矽膠與五氧化二磷的乾燥系統而進行脫水處理之後，經由通過在調整為特定溫度之水中之時而調整水蒸氣分壓。
接著，接合成為電路層112之第一銅板122，和陶瓷基板111(電路層形成工程S101)。從形成有Al2O3層125於由AlN所成之陶瓷基板111之一方的面之情況，第一銅板122與Al2O3層125則經由利用在銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶域之液相的DBC法(Direct Bonding Copper)而加以接合。具體而言，使第一銅板122與Al2O3層125接觸，由在氮氣環境中以1075℃進行10分鐘加熱者，接合第一銅板122與Al2O3層125。
接著，於陶瓷基板111之另一方的面側，接合成為金屬層113之鋁板123(第一金屬層形成工程S102)之同時，接合鋁板123與散熱片141(天板部142)(散熱片接合工程S103)。在本實施形態中，同時實施第一金屬層形成工程S102與散熱片接合工程S103。
於鋁板123之一方的面，經由濺鍍而固定添加元素而形成第1固定層151之同時，於鋁板123之另一方的面，經由濺鍍而固定添加元素而形成第2固定層152(固定層形成工程S111)。在第1固定層151及第2固定層152之添加元素量係作為0.01mg/cm2以上10mg/cm2以下之範圍內，而在本實施形態中，作為添加元素而使用Ag，將在第1固定層151及第2固定層152之Ag量設定為0.01mg/cm2以上10mg/cm2以下。
接著，如圖12所示，將鋁板123層積於陶瓷基板111之另一方的面側。更且，於鋁板123之另一方的面側層積天板部142(層積工程S112)。
此時，如圖12所示，作為形成有鋁板123之第1固定層151的面則呈朝向陶瓷基板111地，且形成有鋁板123之第2固定層152的面則呈朝向天板部142地，層積此等。即，於鋁板123與陶瓷基板111之間，使第1固定層151(添加元素：Ag)介入存在，於鋁板123與天板部 142之間，使第2固定層152(添加元素Ag)介入存在。
接著，將第一銅板122與陶瓷基板111，鋁板123，天板部142以加壓於其層積方向之狀態而裝入至真空加熱爐內而進行加熱(加熱工程S113)。在本實施形態中，真空加熱爐內的壓力係設定為10-3~10-6Pa的範圍內，加熱溫度係設定為550℃以上650℃以下之範圍內。
經由此工程，於鋁板123與陶瓷基板111之界面形成有第1熔融金屬範圍。此第1熔融金屬範圍係經由第1固定層151之添加元素(Ag)擴散於鋁板123側之時，根據鋁板123之第1固定層151近旁的添加元素之濃度(Ag濃度)則上升而熔點變低而加以形成。
另外，於鋁板123與天板部142之界面形成有第2熔融金屬範圍。此第2熔融金屬範圍係經由第2固定層152之添加元素(Ag)擴散於鋁板123側及天板部142側之時，根據鋁板123及天板部142之第2固定層152近旁的添加元素之濃度(Ag濃度)則上升而熔點變低而加以形成。
接著，在形成有第1熔融金屬範圍，第2熔融金屬範圍之狀態而將溫度保持為一定(熔融金屬凝固工程S114)。
經由此工程，第1熔融金屬範圍中的Ag則更擴散至鋁板123側。由此，在第1熔融金屬範圍之部分的Ag濃度則成為緩緩降低而熔點上升，在將溫度保持為一定之狀態，凝固持續進行。由此等，接合陶瓷基板111與鋁板 123。
同樣地，第2熔融金屬範圍中的Ag則更擴散於鋁板123側及天板部142側，在第2熔融金屬範圍之部分的Ag濃度則成為緩緩降低而熔點上升，在將溫度保持為一定之狀態，凝固持續進行。由此等，接合鋁板123與天板部142。
也就是，陶瓷基板111與鋁板123，及鋁板123與天板部142係經由所謂Transient Liquid Phase Diffusion Bonding而加以接合者。由如作為，凝固進行之後，至常溫為止進行冷卻。
由如此作為，接合第一銅板122，陶瓷基板111，鋁板123，散熱片141(天板部142)，製造本實施形態之功率模組用基板110及附有散熱片功率模組用基板140。
如根據作為如以上之構成的本實施形態之功率模組用基板110，由第一銅板122而構成電路層112。因而，可效率佳地促進來自搭載於電路層112之搭載面112A上的半導體元件3等之發熱體的熱。
另外，電路層112則由含有10molppm的Zr之第一銅板122加以構成。因而，Zr則與作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板122(電路層112)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。因而，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板111的破裂產生。
另外，在本實施形態中，於AlN所成之陶瓷基板111 的表面，形成Al2O3層125，從利用此Al2O3層125而經由DBC法而接合第一銅板122與陶瓷基板111之情況，可堅固地接合第一銅板122與陶瓷基板111。如此，即使為AlN所成之陶瓷基板111，亦成為可利用DBC法而接合第一銅板122者。
更且，在第一氧化鋁形成工程S100中，將形成之Al2O3層125的厚度作為1μm以上。因而，可確實地接合第一銅板122與陶瓷基板111。
另外，在本實施形態中，經由在高氧分壓/低蒸氣分壓環境進行AlN之氧化處理之時，形成對於與AlN之密著性優越之緻密的Al2O3層125。因而，成為可防止在AlN所成之陶瓷基板111與Al2O3層125之間的剝離產生。
接著，對於本發明之第3實施形態，參照圖13至圖15加以說明。
圖13所示之功率模組用基板210係具備陶瓷基板211，和電路層212，和金屬層213。電路層212係形成於此陶瓷基板211之一方的面(在圖13中為上面)。金屬層213係形成於此陶瓷基板211之另一方的面(在圖13中為下面)。
陶瓷基板211係為防止電路層212與金屬層213之間的電性連接之構成，由絕緣性高之AlN加以構成。另外，陶瓷基板211之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
電路層212係如圖15所示，於陶瓷基板211之一方的面(在圖15中為上面)，經由接合第一銅板222之時而加以形成。電路層212之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。另外，對於此電路層212係形成有電路圖案，其一方的面(在圖13中為上面)則作為搭載有半導體元件3之搭載面212A。
此第一銅板222(電路層212)係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成，更理想為至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，氧含有量作為1質量ppm以下。
在本實施形態中，第一銅板222(電路層212)係使用添加7molppm La於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之La-Doped銅。
金屬層213係如圖15所示，於陶瓷基板211之另一方的面(在圖15中為下面)，經由接合鋁板223之時而加以形成。
此鋁板223(金屬層213)係作為純度為99質量%以上，耐力為30N/mm2以下的鋁或鋁合金之延壓板。
在本實施形態中，鋁板223(金屬層213)係作為純度為99.99質量%以上的鋁(所謂4N鋁)之延壓板。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板210的製造方法加以說明。
首先，如圖14及圖15所示，接合成為電路層212之第一銅板222和陶瓷基板211(電路層形成工程S201)。陶瓷基板211與第一銅板222係經由所謂活性金屬法而加以接合。此活性金屬法係如圖15所示，於陶瓷基板211與第一銅板222之間，配設Ag-Cu-Ti所成之焊料材225，接合陶瓷基板211與第一銅板222之方法。
在本實施形態中，使用Ag-27.4質量% Cu-2.0質量% Ti所成之焊料材225，在10-3Pa的真空中，經由在加壓於層積方向之狀態以850℃進行10分鐘加熱，接合陶瓷基板211與第一銅板222。
接著，於陶瓷基板211之另一方的面側接合成為金屬層213之鋁板223(第一金屬層形成工程S202)。陶瓷基板211與鋁板223係使用Al-Si系的焊料材而加以接合。
在本實施形態中，如圖15所示，經由於陶瓷基板211與鋁板223之間，配設15~30μm(在本實施形態中為20μm)之焊料材箔226，在加壓於層積方向的狀態而裝入於N2氣體環境的加熱爐內，加熱於550℃以上650℃以下之範圍內之時，接合鋁板223與陶瓷基板211。
由如此作為，接合第一銅板222，和陶瓷基板211，和鋁板223，製造本實施形態之功率模組用基板210。
如根據作為如以上之構成的本實施形態之功率模組用基板210，由第一銅板222而構成電路層212。因而，可效率佳地促進來自搭載於電路層212之搭載面212A上的半導體元件等之發熱體的熱。
另外，電路層212則由含有7molppm La之第一銅板222加以構成。因而，La則與作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板222(電路層212)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。因而，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板211的破裂產生。
另外，經由使用Ag-Cu-Ti之焊料材225的活性金屬法，接合第一銅板222與陶瓷基板211。因而，無使氧介入存在於第一銅板222及陶瓷基板211之界面，而可構成功率模組用基板210。
接著，對於本發明之第4實施形態，參照圖16加以說明。
如圖16所示，將金屬層313，作為層積複數之鋁板313A，313B之構造亦可。在圖16中，作為使2片之鋁板313A，313B層積之構成，對於層積之片數無限制。另外，如圖16所示，層積之鋁板彼此之尺寸，形狀亦可為不同，而亦可為調整為相同尺寸，形狀之構成。更且，此等金屬板之組成亦可為不同。
於圖17顯示本發明之第5實施形態之功率模組用基板410，附有散熱片功率模組用基板440及功率模組 401。
此功率模組401係具備功率模組用基板410，和半導體元件3，和散熱片441。功率模組用基板410係配設有電路層412。半導體元件3係對於電路層412之搭載面412A係藉由焊料層2而加以接合。焊料層2係例如作為Sn-Ag系，Sn-In系，或Sn-Ag-Cu系之焊料材(所謂無鉛焊料材)。在本實施形態中，於電路層412之搭載面412A與焊料層2之間，設置有Ni鍍膜(未圖示)亦可。
功率模組用基板410係如圖17所示，具備陶瓷基板411，和電路層412，和金屬層413。電路層412係形成於此陶瓷基板411之一方的面(在圖17中為上面)。金屬層413係形成於此陶瓷基板411之另一方的面(在圖17中為下面)。
陶瓷基板411係為防止電路層412與金屬層413之間的電性連接之構成，由絕緣性高之Al2O3(氧化鋁)加以構成。另外，陶瓷基板411之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
電路層412係如圖19所示，於陶瓷基板411之一方的面(在圖19中為上面)，經由接合第一銅板422之時而加以形成。電路層412之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。另外，對於此電路層412係形成有電路圖案，其一方的面(在圖17中為上面)則作為搭載有半導體元件3之搭載面412A。
金屬層413係如圖19所示，於陶瓷基板411之另一方的面(在圖19中為下面)，經由接合第二銅板423之時而加以形成。金屬層413之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。
此第一銅板422(電路層412)及第二銅板423(金屬層413)係在加以接合之前，均具有與記載於第1實施形態之第一銅板22同樣的構成(組成)。在本實施形態中，使用添加15molppm的Mg於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之Mg-Doped銅。
散熱片441係冷卻前述之功率模組用基板410。在本實施形態之散熱片441係如圖17所示，具備接合於功率模組用基板410之金屬層413之另一方的面側之散熱板442。在本實施形態中，散熱板442係由A6063合金(鋁合金)加以構成。
功率模組用基板410之金屬層413與散熱片441之散熱板442之天板的部分係藉由焊料層405而加以接合。焊料層405係例如作為Sn-Ag系，Sn-In系，或Sn-Ag-Cu系之焊料材(所謂無鉛焊料材)。在本實施形態中，於金屬層413之另一方的面接合散熱板442之天板的部分，但並不特別加以限定於此，而亦可於陶瓷基板411之另一方的面(在圖19中為下面)，直接附上焊料在散熱板442。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板410及附有散熱片功率模組用基板440的製造方法，參照圖18及圖 19加以說明。
如圖18及圖19所示，接合成為電路層412之第一銅板422與陶瓷基板411(電路層形成工程S401)之同時，接合成為金屬層413之第二銅板423與陶瓷基板411(第二金屬層形成工程S402)。在本實施形態中，同時實施此等電路層形成工程S401，和第二金屬層形成工程S402。
首先，於陶瓷基板411之一方的面側層積第一銅板422。另外，於陶瓷基板411之另一方的面側層積第二銅板423(層積工程S411)。
接著，將第一銅板422，陶瓷基板411，第二銅板423，在加壓於其層積方向之狀態，在氧含有環境進行加熱(加熱工程S412)。在本實施形態中，加熱溫度係設定為1065℃以上1083℃以下之範圍內。
經由此工程，如圖19所示，於第一銅板422與陶瓷基板411之界面形成有第1熔融金屬範圍455，於陶瓷基板411與第二銅板423之界面形成有第2熔融金屬範圍456。此等第1熔融金屬範圍455及第2熔融金屬範圍456係根據經由銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶反應而熔點下降而加以形成。
接著，經由使溫度下降之時，使第1熔融金屬範圍455及第2熔融金屬範圍456凝固(凝固工程S413)。
由如此作為，接合第一銅板422，陶瓷基板411，第二銅板423，製造本實施形態之功率模組用基板410。
如根據如以上所製造之本實施形態的功率模組用基板410，具有搭載有半導體元件3的搭載面412A之電路層412則由第一銅板422加以構成。因而可充分地擴散從半導體元件3產生的熱，可促進此熱的發散。由此，可搭載功率密度高之半導體元件3等之電子構件，成為可謀求半導體封裝之小型化，高輸出化者。
構成電路層412之第一銅板422及構成金屬層413之第二銅板423則在加以接合之前，均具有與記載於第1實施形態之第一銅板22同樣的構成(組成)。在本實施形態中，使用添加15molppm的Mg於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之Mg-Doped銅。因而，Mg則與作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板422(電路層412)及第二銅板423(金屬層413)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。因而，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板411的破裂產生。
更且，第一銅板422(電路層412)及第二銅板423(金屬層413)之氧含有量則作為1質量ppm以下。因而，抑制Mg則與氧反應而加以消耗之情況，可確實地使Mg與S反應。
另外，在本實施形態中，陶瓷基板411則由Al2O3加以構成。因而，如上述，可將第一及第二銅板422，423與陶瓷基板411，經由利用在銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶域之液相的DBC法(Direct Bonding Copper)而 接合者。由此，可確保陶瓷基板411與電路層412(第一銅板422)及陶瓷基板411與金屬層413(第二銅板423)之接合強度，可構成對於接合信賴性優越之功率模組用基板410者。
另外，在本實施形態中，作為同時地進行電路層形成工程S401與第二金屬層形成工程S402。因而，可抑制在接合時之陶瓷基板411的彎曲產生者。另外，無對於陶瓷基板411產生不要的熱負荷作用，進而可抑制彎曲等之產生。更且，可大幅度地削減此功率模組用基板410之製造成本。
接著，對於本發明之第6實施形態，參照圖20至圖22加以說明。
圖20所示之功率模組基板510係具備陶瓷基板511，和電路層512，和金屬層513。電路層512係接合於此陶瓷基板511之一方的面(在圖20中為上面)。金屬層513係接合於此陶瓷基板511之另一方的面(在圖20中為下面)。
陶瓷基板511係由絕緣性高的AlN(氮化鋁)而加以構成。另外，陶瓷基板511之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
另外，對於此陶瓷基板511之一方的面及另一方的面係形成有Al2O3層525，526。
電路層512係如圖22所示，經由於陶瓷基板511之一方的面(在圖22中為上面)，接合第一銅板522之時 而加以形成。電路層512之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。另外，對於此電路層512係形成有電路圖案，其一方的面(在圖20中為上面)則作為搭載有半導體元件等之電子構件之搭載面512A。
金屬層513係如圖22所示，經由於陶瓷基板511之另一方的面(在圖22中為下面)，接合第二銅板523之時而加以形成。金屬層513之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。
此第一銅板522(電路層512)及第二銅板523(金屬層513)係在加以接合之前，均具有與記載於第1實施形態之第一銅板22同樣的構成(組成)。在本實施形態中，第一銅板522(電路層512)及第二銅板523(金屬層513)係使用取代記載於第1實施形態的Mg而添加10molppm Zr於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之Zr-Doped銅。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板510之製造方法，參照圖21及圖22加以說明。
在本實施形態中，如圖21及圖22所示，接合成為電路層512之第一銅板522與陶瓷基板511(電路層形成工程S501)之同時，接合成為金屬層513之第二銅板523與陶瓷基板511(第二金屬層形成工程S502)。在本實施形態中，同時實施此等電路層形成工程S501，和第二金屬層形成工程S502。
首先，如圖21及圖22所示，於AlN所成之陶瓷基板511之一方的面及另一方的面，形成Al2O3層525，526(第二氧化鋁層形成工程S510)。在此第二氧化鋁層形成工程S510中，將AlN之氧化處理，以1200℃以上，在Ar-O2混合氣體環境進行。將氧分壓PO2作為10kPa，而將水蒸氣分壓PH2O調整為0.05kPa。如此，經由在高氧分壓/低蒸氣分壓環境進行AlN之氧化處理之時，形成對於與AlN之密著性優越之緻密的Al2O3層525，526。Al2O3層525，526之厚度係作為1μm以上。
經由在將高純度的Ar氣體進行脫氧處理之後混合氧氣之時，調整氧分壓。另外，由將此環境氣體通過於充填矽膠與五氧化二磷的乾燥系統而進行脫水處理之後，經由通過在調整為特定溫度之水中之時而調整水蒸氣分壓。
接著，於陶瓷基板511之一方的面側層積第一銅板522。另外，於陶瓷基板511之另一方的面側層積第二銅板523(層積工程S511)。即，於陶瓷基板511與第一銅板522之間，使Al2O3層525介入存在，於陶瓷基板511與第二銅板523之間，使Al2O3層526介入存在。
接著，將第一銅板522，陶瓷基板511，第二銅板523，在加壓於其層積方向之狀態，在氧含有環境進行加熱(加熱工程S512)。在本實施形態中，加熱溫度係設定為1065℃以上1083℃以下之範圍內。
經由此工程，如圖22所示，於第一銅板522與陶瓷基板511之界面形成有第1熔融金屬範圍555，於陶瓷基 板511與第二銅板523之界面形成有第2熔融金屬範圍556。此等第1熔融金屬範圍555及第2熔融金屬範圍556係根據經由銅(Cu)與氧化亞銅(Cu2O)的共晶反應而熔點下降而加以形成。
接著，經由使溫度下降之時，使第1熔融金屬範圍555及第2熔融金屬範圍556凝固(凝固工程S513)。
由如此作為，接合第一銅板522，陶瓷基板511，第二銅板523，製造本實施形態之功率模組用基板510。
如根據作為如以上之構成的本實施形態之功率模組用基板510，由第一銅板522而構成電路層512。因而，可效率佳地促進來自搭載於電路層512之搭載面512A上的半導體元件等之發熱體的熱。
另外，電路層512及金屬層513則由含有10molppm Zr之第一及第二銅板522，523加以構成。因而，Zr則與作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板522(電路層512)及第二銅板523(金屬層513)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。因而，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板511的破裂產生。
另外，在本實施形態中，於AlN所成之陶瓷基板511之一方的面形成Al2O3層525，且於另一方的面形成Al2O3層526，且從利用此等Al2O3層525，526而將第一及第二銅板522，523與陶瓷基板511，經由DBC法而接合之情況，可堅固地接合第一及第二銅板522，523與陶 瓷基板511者。如此，即使為AlN所成之陶瓷基板511，亦成為可利用DBC法而接合第一及第二銅板522，523者。
更且，在第二氧化鋁層形成工程S510中，將形成之Al2O3層525，526的厚度作為1μm以上。因而，可確實地接合第一及第二銅板522，523與陶瓷基板511。
另外，在本實施形態中，經由在高氧分壓/低蒸氣分壓環境進行AlN之氧化處理之時，形成對於與AlN之密著性優越之緻密的Al2O3層525，526。因而，成為可防止在AlN所成之陶瓷基板511與Al2O3層525，526之間的剝離產生。
接著，對於本發明之第7實施形態，參照圖23至圖25加以說明。
圖23所示之功率模組用基板610係具備陶瓷基板611，和電路層612，和金屬層613。電路層612係形成於此陶瓷基板611之一方的面(在圖23中為上面)。金屬層613係形成於此陶瓷基板611之另一方的面(在圖23中為下面)。
陶瓷基板611係為防止電路層612與金屬層613之間的電性連接之構成，由絕緣性高之AlN加以構成。另外，陶瓷基板611之厚度係設定為0.2~1.5mm之範圍內，在本實施形態中係設定為0.635mm。
電路層612係如圖25所示，於陶瓷基板611之一方的面(在圖25中為上面)，經由接合第一銅板622之時 而加以形成。電路層612之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。另外，對於此電路層612係形成有電路圖案，其一方的面(在圖23中為上面)則作為搭載有半導體元件等之電子構件之搭載面612A。
金屬層613係如圖25所示，經由於陶瓷基板611之另一方的面(在圖25中為下面)，接合第二銅板623之時而加以形成。金屬層613之厚度係設定為0.1mm以上1.0mm以下的範圍內，在本實施形態中係設定為0.3mm。
此第一銅板622(電路層612)及第二銅板623(金屬層613)係在加以接合之前，均具有與記載於第1實施形態之第一銅板22同樣的構成(組成)。在本實施形態中，第一銅板622(電路層612)及第二銅板623(金屬層613)係使用取代記載於第1實施形態的Mg而添加7molppm La於純度99.99質量%以上之無氧銅(OFC)之La-Doped銅。
於以下，對於前述構成之功率模組用基板610之製造方法，參照圖24及圖25加以說明。
在本實施形態中，如圖24及圖25所示，接合成為電路層612之第一銅板622與陶瓷基板611(電路層形成工程S601)之同時，接合成為金屬層613之第二銅板623與陶瓷基板611(第二金屬層形成工程S602)。在本實施形態中，同時實施此等電路層形成工程S601，和第二金屬層形成工程S602。
第一及第二銅板622，623與陶瓷基板611係經由所謂活性金屬法而加以接合。
首先，於陶瓷基板611之一方的面側層積第一銅板622。另外，於陶瓷基板611之另一方的面側層積第二銅板623(層積工程S611)。此時，如圖25所示，於第一銅板622與陶瓷基板611之間配設Ag-Cu-Ti所成之焊料材625，而於陶瓷基板611與第二銅板623之間配設Ag-Cu-Ti所成之焊料材626。
在本實施形態中，焊料材625，626係使用Ag-27.4質量% Cu-2.0質量% Ti的組成構成。
接著，將第一銅板622，陶瓷基板611，第二銅板623，在加壓於其層積方向之狀態，在真空環境進行加熱(加熱工程S612)。在本實施形態中，在10-3Pa之真空環境，以850℃，10分鐘的條件進行加熱。
經由此工程，如圖25所示，於第一銅板622與陶瓷基板611之界面形成有第1熔融金屬範圍655，於陶瓷基板611與第二銅板623之界面形成有第2熔融金屬範圍656。
接著，經由使溫度下降之時，使第1熔融金屬範圍655及第2熔融金屬範圍656凝固(凝固工程S613)。
由如此作為，接合第一銅板622，陶瓷基板611，第二銅板623，製造本實施形態之功率模組用基板610。
如根據作為如以上之構成的本實施形態之功率模組用基板610，由第一銅板622而構成電路層612。因而，可 效率佳地促進來自搭載於電路層612之搭載面612A上的半導體元件等之發熱體的熱。
另外，電路層612及金屬層613則由含有7molppm La之第一及第二銅板622，623加以構成。因而，La則與作為不可避不純物之一而存在於銅中的S(硫磺)反應而生成硫化物，成為可抑制S的影響者。由此，第一銅板622(電路層612)及第二銅板623(金屬層613)之再結晶溫度則變低，抑制加工硬化。由此，成為可抑制在冷熱周期負載時之陶瓷基板611的破裂產生。
另外，經由使用Ag-Cu-Ti之焊料材625，626的活性金屬法，接合第一及第二銅板622，623與陶瓷基板611。因而，無使氧介入存在於第一及第二銅板622，623及陶瓷基板611之界面，而可構成功率模組用基板610。
以上，對於本發明之實施形態已作過說明，但本發明並不限定於此等，在不脫離此發明之技術思想範圍可作適宜變更。
例如，已說明過將陶瓷基板，以Al2O3，AlN而構成者，但並不限定於此等，而亦可為以Si3N4等加以構成。
另外，在第1，第2及第3實施形態中，已說明過將構成金屬層之鋁板，作為純度99.99%以上之純鋁的延壓板之構成，但並不限定於此等。
另外，在第2及第6實施形態中，已說明過經由氧化處理AlN而形成Al2O3層之構成，但並不限定於此等，而經由其他的手段，於陶瓷基板的表面形成Al2O3層亦可。
更且，在第1及第2實施形態之固定層形成工程中，已說明過經由濺鍍而固定添加元素之構成，但並不限定於此等，而經由蒸鍍，CVD，電鍍或電糊的塗佈而使添加元素固定亦可。
另外，在第1，第2，第3及第5實施形態中，已說明過將散熱片作為以A6063合金構成之構成，但並不限定於此等，而可以A1100合金，A3003合金，A5052合金，A7N01合金等其他金屬材料加以構成亦可。
更且，散熱片之構造係並不限定於本實施形態，而亦可採用其他構造之散熱片。
另外，已說明過於散熱片上接合有一個功率模組用基板之構成，但並不限定於此等，而於一個散熱片上接合複數之功率模組用基板亦可。
另外，在第5，第6及第7實施形態中，已說明過將構成電路層之銅板與構成金屬層之銅板作為同一組成之構成，但並不限定於此等，而亦可將構成電路層之銅板與構成金屬層之銅板作為相互不同組成之構成。
[實施例1]
對於為了確認本發明之有效性而進行之比較實驗加以說明。
準備由AlN所成之厚度0.635mm之陶瓷基板，和於表1所示之組成的無氧銅添加任意元素之Doped銅，無氧銅(OFC)，精煉銅(TPC)所成之厚度0.3mm的銅板， 和純度99.99質量%的鋁(4NAl)所成之厚度1.6mm之鋁板。
將此等陶瓷基板、銅板、鋁板，經由記載於第3實施形態之方法而接合。將在電路層形成工程S201之加壓壓力作為0.5kgf/cm2，將加熱溫度作為850℃。另外，將在第一金屬層形成工程S202之加壓壓力作為5kgf/cm2，將加熱溫度作為640℃。
於此等功率模組用基板，僅特定次數負載冷熱周期(-40℃至110℃及110℃至-40℃)，對於陶瓷基板之破裂有無進行確認。
在使用精煉銅之以往例A1及使用無氧銅(OFC)之以往例A2中，將冷熱周期，進行從1000次至2000次負載，對於陶瓷基板確認到有斷裂。
對此，在將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以 下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有之本發明例A1~A14中，在進行2000次冷熱周期負載的時點，對於陶瓷基板係未確認到破裂。特別是在將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有之本發明例A1~A3，A7~A13中，在進行3000次冷熱周期負載的時點，亦對於陶瓷基板係未確認到破裂。
更且，當比較氧含有量不同之本發明例A5與本發明例A6時，氧含有量作為1質量ppm以下之本發明例A5者，則確認到陶瓷基板的破裂防止效果為高。
[實施例2]
對於為了確認本發明之有效性而進行之比較實驗加以說明。
準備Al2O3所成之厚度0.635mm之陶瓷基板，和表2所示之組成的銅或銅合金所成之厚度0.3mm之銅板。
將此等銅板、陶瓷基板、銅板，經由記載於第7實施形態之方法而接合。將在電路層形成工程S601及第二金屬層形成工程S602之加壓壓力作為0.5kgf/cm2，將加熱溫度作為850℃。
於此等功率模組用基板，僅特定次數負載冷熱周期(-40℃至110℃及110℃至-40℃)，對於陶瓷基板之破裂有無進行確認。
在使用精煉銅之以往例B1及使用無氧銅(OFC)之以往例B2中，將冷熱周期，進行從1000次至2000次負載，對於陶瓷基板確認到有斷裂。
對此，在將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元 素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，100molppm以上1000molppm以下之任一方含有之本發明例B1~B14中，在進行2000次冷熱周期負載的時點，對於陶瓷基板係未確認到破裂。特別是在將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有之本發明例B1~B3，B7~B13中，在進行3000次冷熱周期負載的時點，亦對於陶瓷基板係未確認到破裂。
更且，當比較氧含有量不同之本發明例B5與本發明例B6時，氧含有量作為1質量ppm以下之本發明例B5者，則確認到陶瓷基板的破裂防止效果為高。
[產業上之可利用性]
如根據本發明，可提供可效率佳地發散來自搭載於電路層上之電子構件等的熱之同時，可抑制在冷熱周期負載時之絕緣基板的破裂之產生的功率模組用基板，附有散熱片功率模組用基板，功率模組及功率模組用基板之製造方法者。
1、101、301、401‧‧‧功率模組
3‧‧‧半導體元件(電子構件)
10、110、210、310、410、510、610‧‧‧功率模組用基板
11、111、211、311、411、511、611‧‧‧陶瓷基板(絕緣基板)
12、112、212、312、412、512、612‧‧‧電路層
13、113、213、313、413、513、613‧‧‧金屬層
22、122、222、422、522、622‧‧‧第一銅板
423、523、623‧‧‧第二銅板
23、123、223‧‧‧鋁板
30‧‧‧接合界面(陶瓷基板/金屬層)
32‧‧‧添加元素高濃度部
35‧‧‧接合界面(金屬層/散熱片)
40、140、340、440‧‧‧附有散熱片功率模組用基板
41、141、341、441‧‧‧散熱片
125、525、526‧‧‧Al2O3層
圖1係本發明之第1實施形態之功率模組用基板及功率模組之概略說明圖。
圖2A係顯示測定本發明之第1實施形態之在功率模 組用基板之金屬層之添加元素的濃度分布之範圍的說明圖。
圖2B係顯示測定本發明之第1實施形態之在功率模組用基板之金屬層之添加元素的濃度分布之說明圖。
圖3係顯示本發明之第1實施形態之功率模組用基板之金屬層及散熱片(散熱板)之添加元素的濃度分布之說明圖。
圖4係本發明之第1實施形態之功率模組用基板之金屬層與陶瓷基板之接合界面的模式圖。
圖5係本發明之第1實施形態之功率模組用基板之製造方法及附有散熱片功率模組用基板之製造方法之流程圖。
圖6係本發明之第1實施形態之功率模組用基板之製造方法及附有散熱片功率模組用基板之製造方法之說明圖。
圖7係顯示在圖6之陶瓷基板與金屬層(鋁板)之接合界面近旁之說明圖。
圖8係顯示在圖6之散熱片(散熱板)與金屬層(鋁板)之接合界面近旁之說明圖。
圖9係本發明之第2實施形態之功率模組用基板及功率模組之概略說明圖。
圖10係於本發明之第2實施形態之功率模組用基板之電路層(銅板)與陶瓷基板之接合界面擴大說明圖。
圖11係本發明之實施形態之功率模組用基板之製造 方法及附有散熱片功率模組用基板之製造方法之流程圖。
圖12係本發明之實施形態之功率模組用基板之製造方法及附有散熱片功率模組用基板之製造方法之說明圖。
圖13係本發明之第3實施形態之功率模組用基板之概略說明圖。
圖14係本發明之第3實施形態之功率模組用基板之製造方法之流程圖。
圖15係顯示本發明之第3實施形態之功率模組用基板之製造方法之說明圖。
圖16係本發明之第4實施形態之功率模組用基板及功率模組之概略說明圖。
圖17係本發明之第5實施形態之功率模組用基板及功率模組之概略說明圖。
圖18係本發明之第5實施形態之功率模組用基板之製造方法之流程圖。
圖19係顯示本發明之第5實施形態之功率模組用基板之製造方法之說明圖。
圖20係本發明之第6實施形態之功率模組用基板之概略說明圖。
圖21係本發明之第6實施形態之功率模組用基板之製造方法之製造方法流程圖。
圖22係顯示本發明之第6實施形態之功率模組用基板之製造方法之說明圖。
圖23係本發明之第7實施形態之功率模組用基板之 概略說明圖。
圖24係本發明之第7實施形態之功率模組用基板之製造方法之流程圖。
圖25係顯示本發明之第7實施形態之功率模組用基板之製造方法之說明圖。
1‧‧‧功率模組
2‧‧‧焊料層
3‧‧‧半導體元件(電子構件)
10‧‧‧功率模組用基板
11‧‧‧陶瓷基板(絕緣基板)
12‧‧‧電路層
12A‧‧‧搭載面
13‧‧‧金屬層
40‧‧‧附有散熱片功率模組用基板
41‧‧‧散熱片
42‧‧‧散熱板

Claims (13)

  1. 一種功率模組用基板，係具備絕緣基板，和形成於前述絕緣基板之一方的面之電路層之功率模組用基板，其特徵為前述電路層係於前述絕緣基板之一方的面接合有第一銅板而構成，前述第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，以100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成者。
  2. 如申請專利範圍第1項記載之功率模組用基板，係更具備形成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層的功率模組用基板，其中，前述金屬層係於前述絕緣基板之另一方的面接合有鋁板而加以構成者。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載之功率模組用基板，其中，構成前述電路層之第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼，300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成者。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項任一項記載之功率模組用基板，其中，構成前述電路層之第一銅板係氧含有量則作為1質量ppm以下者。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項任一項記載之功率模組用基板，其中，對於前述金屬層之中與前述絕緣基板之接合界面，係固熔有Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中的任1種或2種以上的添加元素，而前述金屬層之中在接合界面近旁之前述添加元素之濃度合計則設定為0.01質量%以上5質量%以下的範圍內者。
  6. 如申請專利範圍第2項至第5項任一項記載之功率模組用基板，其中，對於前述金屬層之中與前述絕緣基板之接合界面，係形成有將Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素的濃度作為前述金屬層中之前述添加元素的濃度之2倍以上之添加元素高濃度部者。
  7. 如申請專利範圍第1項記載之功率模組用基板，係更具備形成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層的功率模組用基板，其中，前述金屬層係於前述絕緣基板之另一方的面接合有第二銅板而加以構成，前述第二銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼，以100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成者。
  8. 如申請專利範圍第1項或第7項記載之功率模組用基板，其中，前述第一銅板及前述第二銅板之至少一方係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素 ，稀土類元素之中之1種以上，以合計3molppm以上50molppm以下，或將硼以300molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成者。
  9. 如申請專利範圍第1項，第7項及第8項任一項記載之功率模組用基板，其中，前述第一銅板及前述第二銅板之至少一方係氧含有量則作為1質量ppm以下者。
  10. 一種附有散熱片功率模組用基板，其特徵為具備如申請專利範圍第1項至第9項任一項記載之功率模組用基板，和配設於前述絕緣基板之另一方的面側之散熱片。
  11. 一種附有散熱片功率模組，其特徵為具備如申請專利範圍第10項記載之附有散熱片功率模組用基板，和搭載於前述電路層上之電子構件。
  12. 一種功率模組，其特徵為具備如申請專利範圍第1項至第9項任一項記載之功率模組用基板，和搭載於前述電路層上之電子構件。
  13. 一種功率模組用基板之製造方法，係具備絕緣基板，和形成於此絕緣基板之一方的面之電路層，和形成於前述絕緣基板之另一方的面之金屬層的功率模組用基板之製造方法，其特徵為具備：前述電路層係於前述絕緣基板之一方的面接合有第一銅板而加以構成，而前述金屬層係於前述絕緣基板之另一方的面接合有鋁板而加以構成，前述第一銅板係在加以接合之前，至少將鹼土類元素，過渡性金屬元素，稀土類元 素之中之1種以上，以合計1molppm以上100molppm以下，或將硼以100molppm以上1000molppm以下之任一方含有，作為將殘留部作成銅及不可避不純物之組成，具備於前述絕緣基板之一方的面接合第一銅板而形成前述電路層之電路層形成工程，和於前述絕緣基板之另一方的面接合鋁板而形成前述金屬層之第一金屬層形成工程，在前述第一金屬層形成工程中，於前述鋁板之接合界面，配置Si，Cu，Ag，Zn，Mg，Ge，Ca，Ga，Li之中之任1種或2種以上之添加元素，接合前述鋁板者。
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