JP2019145604A - Method for manufacturing power module substrate having heat sink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a power module substrate with a heat sink used in a semiconductor device that controls a large current and a high voltage.
パワーモジュール用基板として、窒化アルミニウムを始めとするセラミックス基板からなる絶縁層の一方の面に回路層が接合されるとともに、他方の面にアルミニウム板を介してアルミニウム系のヒートシンクが接合されたヒートシンク付パワーモジュール用基板が知られている。
例えば特許文献１に開示されているヒートシンク付パワーモジュール用基板は、セラミックス基板からなる絶縁層の一方の面に純アルミニウム板、アルミニウム合金板、純銅板、銅合金板等からなる回路層が接合され、絶縁層の他方の面に純アルミニウム又はアルミニウム合金の金属板からなる金属層が接合され、この金属層に、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されたヒートシンクが銅層を介して接合されている。この場合、絶縁層と金属層とはろう材を用いて接合され、金属層とヒートシンクとは、その間に介在した銅層との間で固相拡散接合されている。
As a power module substrate, a circuit layer is bonded to one surface of an insulating layer made of a ceramic substrate such as aluminum nitride, and an aluminum heat sink is bonded to the other surface via an aluminum plate. A power module substrate is known.
For example, in a power module substrate with a heat sink disclosed in Patent Document 1, a circuit layer made of a pure aluminum plate, an aluminum alloy plate, a pure copper plate, a copper alloy plate, or the like is bonded to one surface of an insulating layer made of a ceramic substrate. A metal layer made of pure aluminum or an aluminum alloy metal plate is bonded to the other surface of the insulating layer, and a heat sink made of aluminum or an aluminum alloy is bonded to the metal layer via a copper layer. In this case, the insulating layer and the metal layer are bonded using a brazing material, and the metal layer and the heat sink are bonded by solid phase diffusion between the copper layer interposed therebetween.
このようなヒートシンク付パワーモジュール用基板において、セラミックス基板とアルミニウム板のような熱膨張係数の異なる部材の接合による反りを防止するため、ヒートシンクの材料として、特許文献２に開示される多孔質炭化珪素成形体にアルミニウムを主成分とする金属を含浸させてなる低膨張係数の複合体（アルミニウム炭化珪素複合体とする）を用いることが提案されている。 In such a power module substrate with a heat sink, porous silicon carbide disclosed in Patent Document 2 is used as a heat sink material in order to prevent warping due to joining of members having different thermal expansion coefficients such as a ceramic substrate and an aluminum plate. It has been proposed to use a low expansion coefficient composite (aluminum silicon carbide composite) obtained by impregnating a molded body with a metal mainly composed of aluminum.
ところで、パワーモジュール用基板の金属層は、熱伸縮に伴う応力緩和のために比較的純度の高いアルミニウム（特に純度９９．９９質量％以上の高純度アルミニウム）により構成するのが好ましい。一方、特許文献２記載のアルミニウム炭化珪素複合体では高温鋳造法等で緻密で高強度の複合体を得るためにシリコンやマグネシウム等を含有する比較的純度の低いアルミニウム合金が用いられることから、このアルミニウム炭化珪素複合体と銅との固相拡散に要する温度は例えば５００℃程度が適切である。
しかしながら、これらパワーモジュール用基板の金属層とアルミニウム炭化珪素複合体とを銅層を介して５００℃程度の温度で同時に接合しようとすると、金属層と銅層との接合には不十分であり、金属層と銅層との間に金属間化合物（ＣｕＡｌ２、ＣｕＡｌ等）が十分に成長せずに接合不良を生じ易い。これを解決するため、接合温度を高めようとすると、アルミニウム炭化珪素複合体の一部が溶融するおそれがある。
By the way, it is preferable that the metal layer of the power module substrate is made of relatively high purity aluminum (particularly high purity aluminum having a purity of 99.99% by mass or more) in order to relieve stress accompanying thermal expansion and contraction. On the other hand, since the aluminum silicon carbide composite described in Patent Document 2 uses a relatively low-purity aluminum alloy containing silicon, magnesium or the like in order to obtain a dense and high-strength composite by high temperature casting or the like, this A temperature required for solid phase diffusion of the aluminum silicon carbide composite and copper is, for example, about 500 ° C.
However, when trying to join the metal layer of the power module substrate and the aluminum silicon carbide composite at the same time at a temperature of about 500 ° C. via the copper layer, it is insufficient for joining the metal layer and the copper layer, Intermetallic compounds (CuAl 2 , CuAl, etc.) do not grow sufficiently between the metal layer and the copper layer, and joint failure tends to occur. In order to solve this, if an attempt is made to increase the bonding temperature, a part of the aluminum silicon carbide composite may be melted.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パワーモジュール用基板とアルミニウム炭化珪素複合体からなるヒートシンクとを５００℃以下の温度で確実に接合することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to reliably bond a power module substrate and a heat sink made of an aluminum silicon carbide composite at a temperature of 500 ° C. or lower.
本発明のヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板の一方の面に回路層が接合されるとともに、前記セラミックス基板の他方の面にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属層が接合されてなるパワーモジュール用基板における前記金属層と、炭化珪素の多孔体にアルミニウム合金を含浸して形成されたアルミニウム炭化珪素複合体からなるヒートシンクとを銅層を介して拡散接合することにより、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを接合するヒートシンク接合工程を有し、前記ヒートシンク接合工程は、前記パワーモジュール用基板の前記金属層と前記銅層との間に、アルミニウムとアルミニウムよりもイオン化傾向の大きい金属との共蒸着膜を介在した状態で、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを接合する。 In the method for manufacturing a power module substrate with a heat sink of the present invention, a circuit layer is bonded to one surface of a ceramic substrate, and a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy is bonded to the other surface of the ceramic substrate. By diffusion bonding the metal layer in the power module substrate and a heat sink made of an aluminum silicon carbide composite formed by impregnating a silicon carbide porous body with an aluminum alloy through a copper layer, the power module substrate A heat sink joining step for joining the substrate and the heat sink, and the heat sink joining step includes aluminum and a metal having a higher ionization tendency than aluminum between the metal layer and the copper layer of the power module substrate. The power module with the co-deposited film of Bonded to the use substrate and the heat sink.
この場合、アルミニウムよりもイオン化傾向の大きい金属としては、マグネシウム、ナトリウム、カルシウム、カリウムを用いることができるが、マグネシウムが好適である。このマグネシウムを用いる場合、前記共蒸着膜は、マグネシウムの混合比率が０．１ａｔ％以上５０ａｔ％以下であり、膜厚が０．１μｍ以上５．０μｍ以下である。 In this case, magnesium, sodium, calcium, and potassium can be used as the metal having a higher ionization tendency than aluminum, but magnesium is preferred. When this magnesium is used, the co-deposited film has a magnesium mixing ratio of 0.1 at% to 50 at% and a film thickness of 0.1 μm to 5.0 μm.
一般に、パワーモジュール用基板における金属層の表面にはアルミニウム酸化膜が形成されており、これがアルミニウムと銅との金属間化合物の生成を妨げることにより、接合不良の原因となっている。
この製造方法によれば、アルミニウムとこれよりイオン化傾向の大きい金属との共蒸着膜をパワーモジュール用基板の金属層と銅層との間に介在したことにより、その金属元素が拡散して金属層やヒートシンク表面の酸化膜と反応してアルミニウム酸化膜を破壊し、アルミニウムと銅との金属間化合物の生成が、酸化膜により阻害されることが抑制される。
アルミニウムよりイオン化傾向の大きい金属としてマグネシウムを用いた場合によりさらに具体的に説明すると、アルミニウムとマグネシウムとの共蒸着膜をパワーモジュール用基板の金属層と銅層との間に介在したことにより、マグネシウムが拡散して金属層やヒートシンク表面の酸化膜と反応してアルミニウム酸化膜を破壊し、マグネシウム酸化物（ＭｇＡｌ２Ｏ４やＭｇＯ）として分散する。この場合、マグネシウムとアルミニウムとの共蒸着膜は、マグネシウムとアルミニウムとが原子レベルで混在した状態で蒸着膜の面方向に分散していたものであるから、アルミニウム表面のアルミニウム酸化膜を破壊して生成されるマグネシウム酸化物は、アルミニウムと銅との界面に微細な粒子として分散した状態となる。したがって、このマグネシウム酸化物がアルミニウムと銅との金属間化合物の生成を阻害することが抑制され、その結果、アルミニウムと銅との金属間化合物の成長が促進され、低温（例えば５００℃以下）でもパワーモジュール用基板とヒートシンクとを強固に接合することができる。
In general, an aluminum oxide film is formed on the surface of the metal layer in the power module substrate, which prevents the formation of an intermetallic compound of aluminum and copper, thereby causing a bonding failure.
According to this manufacturing method, since the co-deposited film of aluminum and a metal having a higher ionization tendency is interposed between the metal layer and the copper layer of the power module substrate, the metal element diffuses and the metal layer In addition, the aluminum oxide film is destroyed by reacting with the oxide film on the surface of the heat sink and the surface of the heat sink.
More specifically, when magnesium is used as a metal having a higher ionization tendency than aluminum, a co-evaporated film of aluminum and magnesium is interposed between the metal layer and the copper layer of the power module substrate, thereby providing magnesium. Diffuses and reacts with the oxide film on the surface of the metal layer or the heat sink to break the aluminum oxide film and disperse as magnesium oxide (MgAl 2 O 4 or MgO). In this case, since the co-evaporated film of magnesium and aluminum was dispersed in the plane direction of the deposited film with magnesium and aluminum mixed at the atomic level, the aluminum oxide film on the aluminum surface was destroyed. The produced magnesium oxide is dispersed as fine particles at the interface between aluminum and copper. Therefore, it is suppressed that this magnesium oxide inhibits the production | generation of the intermetallic compound of aluminum and copper, As a result, the growth of the intermetallic compound of aluminum and copper is accelerated | stimulated, and it is low temperature (for example, 500 degrees C or less). The power module substrate and the heat sink can be firmly bonded.
この場合、共蒸着膜におけるマグネシウム混合比率が０．１ａｔ％未満ではマグネシウム酸化物が十分に形成されず、接合不良を生じるおそれがある。一方、共蒸着膜に混在するアルミニウムはマグネシウムの拡散を抑える元素として機能するものであり、マグネシウム混合比率が５０ａｔ％を超えると、そのマグネシウムに対するアルミニウムの比率が小さくなるので、マグネシウムの拡散を抑える効果が少なくなり、マグネシウムの拡散を制御しきれずにカーケンダルボイドを発生するおそれがある。 In this case, when the magnesium mixing ratio in the co-deposited film is less than 0.1 at%, the magnesium oxide is not sufficiently formed, and there is a possibility that poor bonding occurs. On the other hand, aluminum mixed in the co-deposited film functions as an element that suppresses the diffusion of magnesium. When the magnesium mixing ratio exceeds 50 at%, the ratio of aluminum to magnesium becomes small, so the effect of suppressing the diffusion of magnesium. There is a risk that Kirkendall voids are generated without fully controlling the diffusion of magnesium.
本発明の好ましい態様としては、前記ヒートシンク接合工程において、前記共蒸着膜は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材箔の少なくとも一方の面に形成されているとよい。共蒸着膜を箔の形態で取り扱うことができるので、作業性がよい。
また、本発明の別の態様としては、前記共蒸着膜は、前記金属層の前記セラミックス基板とは反対側の表面に形成されていてもよい。
As a preferred aspect of the present invention, in the heat sink joining step, the co-deposited film may be formed on at least one surface of a base foil made of aluminum or an aluminum alloy. Since the co-deposited film can be handled in the form of a foil, workability is good.
As another aspect of the present invention, the co-deposited film may be formed on the surface of the metal layer opposite to the ceramic substrate.
本発明によれば、アルミニウムとの共蒸着膜を構成するマグネシウム等の金属元素が、金属層やアルミニウム炭化珪素複合体の表面のアルミニウム酸化膜を破壊して微細なマグネシウム酸化物として分散するので、アルミニウムと銅との金属間化合物の成長が促進され、パワーモジュール用基板とヒートシンクとを強固に接合することができる。 According to the present invention, the metal element such as magnesium constituting the co-evaporated film with aluminum is dispersed as fine magnesium oxide by breaking the aluminum oxide film on the surface of the metal layer and the aluminum silicon carbide composite. Growth of an intermetallic compound of aluminum and copper is promoted, and the power module substrate and the heat sink can be firmly bonded.
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、第１実施形態の製造方法により製造されたヒートシンク付パワーモジュール用基板１を示す。このヒートシンク付パワーモジュール用基板１は、パワーモジュール用基板１０とヒートシンク２０とが銅層３０を介して積層状態で接合されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a power module substrate 1 with a heat sink manufactured by the manufacturing method of the first embodiment. In the power module substrate 1 with a heat sink, the power module substrate 10 and the heat sink 20 are bonded in a laminated state via a copper layer 30.
パワーモジュール用基板１０は、セラミックス基板１１と、セラミックス基板１１の一方の面（表面）１１ａに接合された回路層１２と、セラミックス基板１１の他方の面（裏面）１１ｂに接合された金属層１３とを有する。
セラミックス基板１１は、回路層１２と金属層１３の間の電気的接続を防止する絶縁材であって、例えばＡｌＮ（窒化アルミ）、窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４等により形成され、その板厚は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである。
The power module substrate 10 includes a ceramic substrate 11, a circuit layer 12 bonded to one surface (front surface) 11a of the ceramic substrate 11, and a metal layer 13 bonded to the other surface (back surface) 11b of the ceramic substrate 11. And have.
The ceramic substrate 11 is an insulating material that prevents electrical connection between the circuit layer 12 and the metal layer 13, and is formed of, for example, AlN (aluminum nitride), silicon nitride Si 3 N 4 or the like, and has a thickness of 0. .2 mm to 1.5 mm.
回路層１２及び金属層１３は、アルミニウム又はアルミニウム合金のいずれも適用可能であるが、金属層１３については純度９９．００質量％以上又は純度９９．９９質量％以上の純アルミニウムが応力緩和のために特に好ましい。いわゆる２Ｎ-Ａｌ、３Ｎ-Ａｌ、４Ｎ-Ａｌが金属層１３として好適に用いることができる。これら純アルミニウムは溶融開始温度がいずれも６５０℃以上である。
また、これら回路層１２及び金属層１３の板厚は０．１ｍｍ〜１．０ｍｍが好適である。これら回路層１２及び金属層１３は、セラミックス基板１１の両面にアルミニウム板を、例えばＡｌ−Ｓｉ系のろう材を介して積層し、これらを積層方向に加圧して加熱することにより接合される。
As the circuit layer 12 and the metal layer 13, either aluminum or an aluminum alloy can be applied. However, for the metal layer 13, pure aluminum having a purity of 99.00% by mass or more or a purity of 99.99% by mass or more is used for stress relaxation. Is particularly preferred. So-called 2N—Al, 3N—Al, 4N—Al can be suitably used as the metal layer 13. These pure aluminums all have a melting start temperature of 650 ° C. or higher.
The plate thickness of the circuit layer 12 and the metal layer 13 is preferably 0.1 mm to 1.0 mm. The circuit layer 12 and the metal layer 13 are bonded together by laminating aluminum plates on both surfaces of the ceramic substrate 11 through, for example, an Al—Si brazing material, and pressing and heating them in the laminating direction.
ヒートシンク２０は、炭化珪素多孔体にアルミニウム合金を含浸して形成されたアルミニウム炭化珪素複合体により形成される。炭化珪素多孔体は、炭化珪素粉末と結合剤とを混合して板状に成形して焼結したものである。この炭化珪素多孔体にマグネシウムやシリコンを含有するアルミニウム合金の溶融物を高圧で含浸させることにより、アルミニウム炭化珪素複合体が製造される。アルミニウムと炭化珪素との両方の特性を兼ね備えており、ヒートシンクとして良好な熱伝導性を有するとともに、熱膨張係数が低く、パワーモジュール用基板１０に接合されることにより、熱伸縮がパワーモジュール用基板１０のセラミックス基板１１と均衡して反り等の発生を抑制することができる。
ヒートシンク２０としては、平板が好適に用いられ、その厚さは０．４ｍｍ〜６．０ｍｍとするとよい。
なお、ヒートシンク２０の表面には、含侵されたアルミニウム合金からなるスキン層（図示なし）が形成されており、このスキン層と銅層３０が接合されている。
また、含浸されるアルミニウム合金としては、例えば、ＡＳＴＭ規格のＡ３５６や、ＪＩＳ規格のＡＤＣ１２、６０６３、３００３等を用いることができる。これらアルミニウム合金はいずれも溶融開始温度が６４５℃以下である。
銅層３０は、特に限定されないが、熱伝導性の面で純銅からなるものが好ましい。例えば、無酸素銅の圧延板によって形成されており、０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の厚さに形成される。
Heat sink 20 is formed of an aluminum silicon carbide composite formed by impregnating a silicon carbide porous body with an aluminum alloy. The silicon carbide porous body is obtained by mixing silicon carbide powder and a binder, forming a plate shape, and sintering. An aluminum silicon carbide composite is produced by impregnating the silicon carbide porous body with a molten aluminum alloy containing magnesium or silicon at a high pressure. It has both the characteristics of aluminum and silicon carbide, has good thermal conductivity as a heat sink, has a low thermal expansion coefficient, and is bonded to the power module substrate 10 so that thermal expansion and contraction can be achieved. The occurrence of warpage or the like can be suppressed in balance with the 10 ceramic substrates 11.
As the heat sink 20, a flat plate is preferably used, and the thickness thereof is preferably 0.4 mm to 6.0 mm.
Note that a skin layer (not shown) made of an impregnated aluminum alloy is formed on the surface of the heat sink 20, and the skin layer and the copper layer 30 are joined.
Moreover, as an aluminum alloy to be impregnated, ASTM standard A356, JIS standard ADC12, 6063, 3003, or the like can be used, for example. All of these aluminum alloys have a melting start temperature of 645 ° C. or lower.
The copper layer 30 is not particularly limited, but is preferably made of pure copper in terms of thermal conductivity. For example, it is formed of a rolled plate of oxygen-free copper and has a thickness of 0.05 mm or more and 3.0 mm or less.
次に、この第１実施形態のヒートシンク付パワーモジュール用基板１の製造方法について説明する。
その製造方法は、セラミックス基板１１に回路層１２及び金属層１３を接合してパワーモジュール用基板１０を形成するパワーモジュール用基板形成工程と、パワーモジュール用基板１０にヒートシンク２０を接合するヒートシンク接合工程とからなる。以下、この工程順に説明する。
Next, a method for manufacturing the power module substrate 1 with a heat sink of the first embodiment will be described.
The manufacturing method includes a power module substrate forming step of bonding the circuit layer 12 and the metal layer 13 to the ceramic substrate 11 to form the power module substrate 10, and a heat sink bonding step of bonding the heat sink 20 to the power module substrate 10. It consists of. Hereinafter, it demonstrates in order of this process.
（パワーモジュール用基板形成工程）
図２に示すように、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに回路層１２となるアルミニウム板１２Ａ、他方の面１１ｂに金属層１３となるアルミニウム板１３Ａを、それぞれＡｌ−Ｓｉ系ろう材箔１５を介して積層し、その積層体を積層方向に加圧した状態で加熱した後、冷却することにより、セラミックス基板１１の一方の面１１ａに回路層１２、他方の面１１ｂに金属層１３が接合されたパワーモジュール用基板１０を形成する。ろう材箔１５は加熱により溶融し、回路層１２や金属層１３中に拡散して、これらをセラミックス基板１１と強固に接合する。
このときの接合条件は、必ずしも限定されるものではないが、真空雰囲気中で、積層方向の加圧力が０．３ＭＰａ〜１．０ＭＰａで、６４０℃以上６５０℃以下の加熱温度に１分以上６０分以下保持するのが好適である。
(Power module substrate formation process)
As shown in FIG. 2, an aluminum plate 12A to be a circuit layer 12 is formed on one surface 11a of the ceramic substrate 11, an aluminum plate 13A to be a metal layer 13 is formed on the other surface 11b, and an Al—Si brazing filler metal foil 15 is provided. The circuit layer 12 is bonded to one surface 11a of the ceramic substrate 11 and the metal layer 13 is bonded to the other surface 11b by heating the stacked body in a state of being pressed in the stacking direction and then cooling. The power module substrate 10 is formed. The brazing filler metal foil 15 is melted by heating, diffuses into the circuit layer 12 and the metal layer 13, and is firmly bonded to the ceramic substrate 11.
The bonding conditions at this time are not necessarily limited, but the pressure in the stacking direction is 0.3 MPa to 1.0 MPa in a vacuum atmosphere, and the heating temperature is 640 ° C. or more and 650 ° C. or less for 1 minute or more and 60 minutes. It is preferable to hold the minute or less.
（ヒートシンク接合工程）
図３に示すように、パワーモジュール用基板１０の金属層１３に銅層３０を介してヒートシンク２０を接合する。この接合は、金属層１３及びヒートシンク２０のアルミニウムと銅層３０の銅との固相拡散接合である。
また、この接合に際しては、アルミニウムとマグネシウムとの共蒸着膜４１を形成した金属箔４０を金属層１３と銅層３０との間に挿入しておく。この金属箔４０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材箔４２の一方の面又は両面にアルミニウムとマグネシウムとの共蒸着膜４１を形成したものである。図示例では、基材箔４２の一方の面に共蒸着膜４１が形成されており、その共蒸着膜４１が銅層３０に向けた状態で介在しているが、金属層１３側に向けて介在させてもよい。
この金属箔４０を金属層１３と銅層３０との間に介在させ、積層方向に加圧した状態で加熱することにより、金属層１３とヒートシンク２０とをアルミニウムと銅との拡散接合によって接合する。このときの接合条件としては、必ずしも限定されないが、真空雰囲気で、積層方向の加圧力が０．３ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下で、４００℃以上５００℃以下の加熱温度に５分以上２４０分以下保持するのが好適である。
(Heat sink bonding process)
As shown in FIG. 3, the heat sink 20 is bonded to the metal layer 13 of the power module substrate 10 via the copper layer 30. This bonding is a solid phase diffusion bonding of the aluminum of the metal layer 13 and the heat sink 20 and the copper of the copper layer 30.
In this joining, a metal foil 40 on which a co-deposited film 41 of aluminum and magnesium is formed is inserted between the metal layer 13 and the copper layer 30. This metal foil 40 is obtained by forming a co-deposited film 41 of aluminum and magnesium on one surface or both surfaces of a base foil 42 made of aluminum or an aluminum alloy. In the illustrated example, a co-deposited film 41 is formed on one surface of the base foil 42, and the co-deposited film 41 is interposed in a state facing the copper layer 30, but toward the metal layer 13 side. It may be interposed.
The metal foil 40 is interposed between the metal layer 13 and the copper layer 30 and heated while being pressed in the laminating direction, thereby joining the metal layer 13 and the heat sink 20 by diffusion bonding of aluminum and copper. . The bonding conditions at this time are not necessarily limited, but the pressure in the stacking direction is 0.3 MPa or more and 3.5 MPa or less, and the heating temperature is 400 ° C. or more and 500 ° C. or less for 5 minutes or more and 240 minutes or less in a vacuum atmosphere. It is preferable to do this.
前述したように、金属層１３の表面にはアルミニウム酸化膜が存在しており、これが銅層３０との固相拡散接合の妨げとなっている。この接合工程においては、金属箔４０に形成した共蒸着膜４１にアルミニウムとマグネシウムとが原子レベルで混在しているため、そのマグネシウム原子が、金属層１３の表面のアルミニウム酸化膜を破壊し、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）等のマグネシウム酸化物を生成する。このため、アルミニウム酸化膜が除去された金属層１３及びアルミニウム炭化珪素アルミニウムの表面と銅層３０の表面とが接触して拡散接合する。 As described above, an aluminum oxide film is present on the surface of the metal layer 13, which hinders solid phase diffusion bonding with the copper layer 30. In this joining step, since aluminum and magnesium are mixed at the atomic level in the co-deposited film 41 formed on the metal foil 40, the magnesium atoms destroy the aluminum oxide film on the surface of the metal layer 13, and spinel. A magnesium oxide such as (MgAl 2 O 4 ) is produced. Therefore, the surface of the metal layer 13 and aluminum silicon carbide aluminum from which the aluminum oxide film has been removed and the surface of the copper layer 30 are in contact with each other to be diffusion bonded.
また、このとき生成されるマグネシウム酸化物はマグネシウム原子の拡散によって形成されたものであるため、微細な粒子であり、金属層１３と銅層３０との界面に沿って面方向に分散して形成される。このため、金属層１３のアルミニウムと銅層３０の銅との拡散接合を阻害することが少なく、アルミニウムと銅との拡散接合が促進され、金属層１３とヒートシンク２０とが強固に接合される。
なお、この第１実施形態の場合、共蒸着膜４１は銅層３０に向けて介在させており、したがって、共蒸着膜４１が銅層３０の表面に接触した状態となる。このため、金属層１３には、基材箔４２を経由して金属層１３の表面に共蒸着膜４１のマグネシウムが到達する。
Further, since the magnesium oxide generated at this time is formed by diffusion of magnesium atoms, it is a fine particle and is formed by being dispersed in the plane direction along the interface between the metal layer 13 and the copper layer 30. Is done. Therefore, the diffusion bonding between the aluminum of the metal layer 13 and the copper of the copper layer 30 is hardly hindered, the diffusion bonding between the aluminum and copper is promoted, and the metal layer 13 and the heat sink 20 are firmly bonded.
In the case of the first embodiment, the co-deposited film 41 is interposed toward the copper layer 30, and therefore, the co-deposited film 41 is in contact with the surface of the copper layer 30. For this reason, magnesium of the co-deposited film 41 reaches the metal layer 13 via the base material foil 42 to the surface of the metal layer 13.
この共蒸着膜４１における基材箔４２はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる圧延箔であり、その厚さは３μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。基材箔４２はアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものであれば、特に限定されないが、Ａｌ−Ｓｉ系材料が好適である。この基材箔４２の厚さは３μｍ未満とするのは圧延困難であり、５０μｍを超える厚さでは、共蒸着膜４１を基材箔４２の片面にのみ形成する場合は、基材箔４２を貫通する方向のマグネシウムの拡散を阻害し、共蒸着膜４１が形成されていない側の面での拡散接合が不十分になるおそれがある。ただし基材箔４２の両面に共蒸着膜を付与した場合は厚みの制約はないが、厚くなりすぎるとモジュール全体の熱抵抗につながる恐れがある。 The substrate foil 42 in the co-deposited film 41 is a rolled foil made of aluminum or an aluminum alloy, and the thickness is preferably 3 μm or more and 50 μm or less. The base foil 42 is not particularly limited as long as it is made of aluminum or an aluminum alloy, but an Al—Si based material is suitable. When the thickness of the base foil 42 is less than 3 μm, it is difficult to roll. When the co-deposited film 41 is formed only on one side of the base foil 42 at a thickness exceeding 50 μm, the base foil 42 is The diffusion of magnesium in the penetrating direction may be hindered, and diffusion bonding on the surface on which the co-deposited film 41 is not formed may be insufficient. However, when the co-deposited film is provided on both surfaces of the base foil 42, there is no restriction on the thickness, but if it is too thick, it may lead to the thermal resistance of the entire module.
共蒸着膜４１においてアルミニウムとマグネシウムとの混合比率は、マグネシウムが０．１ａｔ％以上５０ａｔ％以下となる比率に設定される。シリコン等の他の成分は１２ａｔ％以下であれば含まれていてもよい。
マグネシウムの混合比率が０．１ａｔ％未満ではアルミニウムと銅との界面にマグネシウム酸化物が十分に形成されない結果、アルミニウム酸化膜が残存してアルミニウムと銅との拡散接合が阻害され、接合不良を生じるおそれがある。
マグネシウムの混合比率が増えると、相対的にアルミニウムの混合比率が減少する。このアルミニウムはマグネシウムと原子レベルで混在していることにより、拡散速度の大きいマグネシウムの拡散を制御する機能があるが、マグネシウムの混合比率が５０ａｔ％を超え、アルミニウムの混合比率がその分小さくなると、マグネシウムの拡散を抑える効果が少なくなり、マグネシウムの拡散を制御しきれずにカーケンダルボイドが発生するおそれがある。したがって、マグネシウム単体の膜ではボイドが発生して良好な接合が得られない。
In the co-deposited film 41, the mixing ratio of aluminum and magnesium is set to a ratio at which magnesium is 0.1 at% or more and 50 at% or less. Other components such as silicon may be included as long as they are 12 at% or less.
When the mixing ratio of magnesium is less than 0.1 at%, magnesium oxide is not sufficiently formed at the interface between aluminum and copper. As a result, an aluminum oxide film remains and diffusion bonding between aluminum and copper is inhibited, resulting in poor bonding. There is a fear.
As the mixing ratio of magnesium increases, the mixing ratio of aluminum relatively decreases. This aluminum has a function of controlling the diffusion of magnesium having a large diffusion rate by being mixed with magnesium at the atomic level, but when the mixing ratio of magnesium exceeds 50 at% and the mixing ratio of aluminum decreases accordingly, The effect of suppressing the diffusion of magnesium is reduced, and there is a possibility that Kirkendall voids are generated without completely controlling the diffusion of magnesium. Accordingly, voids are generated in the film of magnesium alone, and good bonding cannot be obtained.
また、共蒸着膜４１の厚さは０．０５μｍ以上３．０μｍ以下が好ましい。この共蒸着膜４１の厚さが０．０５μｍ未満ではアルミニウムの酸化被膜を除去するに足るマグネシウムが不足したり、局所的な蒸着不良による接合不良が起きたりする恐れがある。一方、３．０μｍを超えるとマグネシウムの拡散によるカーケンダルボイドが発生しやすくなる。この共蒸着膜４１は、基材箔４２の両面に形成されていてもよいが、基材箔４２の一方の面のみに形成されていてもよい。図示例では、基材箔４２の一方の面のみに共蒸着膜４１が形成されている。なお、基材箔４２の両面に共蒸着膜４１を形成する場合、共蒸着膜４１の厚さの０．０５μｍ以上３．０μｍ以下は、基材箔４２の両面の共蒸着膜４１それぞれの面に対する膜厚である。
なお、ヒートシンク２０と銅層３０との間の接合もアルミニウムと銅との固相拡散接合であるが、ヒートシンク２０のアルミニウム純度が低いため、金属層１３と銅層３０との間におけるようなマグネシウムの作用がなくても、５００℃以下で十分な接合強度を得ることができる。
The thickness of the co-deposited film 41 is preferably 0.05 μm or more and 3.0 μm or less. If the thickness of the co-deposited film 41 is less than 0.05 μm, there may be insufficient magnesium to remove the aluminum oxide film, or a bonding failure may occur due to local vapor deposition failure. On the other hand, if it exceeds 3.0 μm, Kirkendall voids are likely to occur due to diffusion of magnesium. The co-deposited film 41 may be formed on both surfaces of the base foil 42, but may be formed only on one surface of the base foil 42. In the illustrated example, the co-deposited film 41 is formed only on one surface of the base foil 42. When the co-deposited film 41 is formed on both surfaces of the base foil 42, the thickness of the co-deposited film 41 is 0.05 μm or more and 3.0 μm or less. It is the film thickness with respect to.
The joining between the heat sink 20 and the copper layer 30 is also a solid phase diffusion joining of aluminum and copper. However, since the aluminum purity of the heat sink 20 is low, magnesium as between the metal layer 13 and the copper layer 30 is used. Even if there is no such effect, sufficient bonding strength can be obtained at 500 ° C. or lower.
このようにしてパワーモジュール用基板１０の金属層１３とヒートシンク２０とが銅層３０を介して固相拡散接合されることにより、これらが一体になったヒートシンク付パワーモジュール用基板１が製造される。
このヒートシンク付パワーモジュール用基板１では、金属層１３と銅層３０との間及び銅層３０とヒートシンク２０との間に、図６に示すように、それぞれアルミニウムと銅との金属間化合物が成長した接合層５０が形成され、これらが強固に接合される。
この接合層５０は、主としてアルミニウムと銅との拡散層であり、アルミニウムから銅に向かうにしたがって漸次アルミニウム原子の濃度が低くなり、銅原子の濃度が高くなる濃度勾配を有する。また、この接合層５０を構成するアルミニウムと銅との金属間化合物は、金属層１３と銅層３０との界面及び銅層３０とヒートシンク２０との界面に複数種（例えば、アルミニウム側から銅側に向けて順にθ相、η２相、ζ２相の３種）の金属間化合物が積層される。なお、金属層１３と銅層３０との間に金属箔４０を介して接合する場合、金属層１３と金属箔４０との接合、及び金属箔４０と銅層３０との接合が同時になされることになるが、金属箔４０の基材箔４２の厚みが大きくなると、基材箔４２内のマグネシウム拡散の方が銅の拡散より速いので、マグネシウムによる金属層１３と金属箔４０とが接合されても、アルミニウムと銅との金属間化合物が金属層１３と金属箔４０との界面まで達するとは限らない。
In this way, the metal layer 13 of the power module substrate 10 and the heat sink 20 are solid-phase diffusion bonded via the copper layer 30, whereby the power module substrate 1 with a heat sink in which these are integrated is manufactured. .
In this power module substrate 1 with a heat sink, an intermetallic compound of aluminum and copper grows between the metal layer 13 and the copper layer 30 and between the copper layer 30 and the heat sink 20, respectively, as shown in FIG. The bonded layer 50 is formed, and these are firmly bonded.
This bonding layer 50 is mainly a diffusion layer of aluminum and copper, and has a concentration gradient in which the concentration of aluminum atoms gradually decreases and the concentration of copper atoms increases as it goes from aluminum to copper. In addition, the intermetallic compound of aluminum and copper constituting the bonding layer 50 has a plurality of types (for example, from the aluminum side to the copper side) at the interface between the metal layer 13 and the copper layer 30 and the interface between the copper layer 30 and the heat sink 20. The three intermetallic compounds of θ phase, η2 phase, and ζ2 phase) are laminated in this order. In addition, when joining via the metal foil 40 between the metal layer 13 and the copper layer 30, joining of the metal layer 13 and the metal foil 40 and joining of the metal foil 40 and the copper layer 30 are made simultaneously. However, when the thickness of the base foil 42 of the metal foil 40 is increased, the magnesium diffusion in the base foil 42 is faster than the copper diffusion, and therefore the magnesium metal layer 13 and the metal foil 40 are joined together. However, the intermetallic compound of aluminum and copper does not always reach the interface between the metal layer 13 and the metal foil 40.
また、接合層５０において、金属層１３との界面部、及びヒートシンク２０との界面部には、その界面に沿ってマグネシウム酸化物が層状に偏析してなるマグネシウム偏析層が薄く形成されている。この実施形態の場合、金属箔４０の基材箔４２としてＡｌ−Ｓｉ系合金を用いたことにより、金属層１３との界面部、及びヒートシンク２０との界面部に、マグネシウム酸化物とともにＳｉ及び珪化マグネシウム（Ｍｇ２Ｓｉ）もわずかに存在する。このＳｉ及び珪化マグネシウム（Ｍｇ２Ｓｉ）は、その界面を超えて金属層１３及びヒートシンク２０のアルミニウム内にも析出が認められる。
この接合層５０は、金属層１３と銅層３０との接合部及び銅層３０とヒートシンク２０との接合部の断面をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）によってライン分析することにより確認することができ、銅とアルミニウムの金属間化合物形成領域（図６にＣｕ−Ａｌ ＩＭＣｓと示した範囲）を含み、酸化マグネシウムが偏析されている層までの領域をいう。
Further, in the bonding layer 50, a thin magnesium segregation layer formed by segregating magnesium oxide in layers along the interface is formed at the interface with the metal layer 13 and the interface with the heat sink 20. In the case of this embodiment, by using an Al—Si based alloy as the base foil 42 of the metal foil 40, Si and silicified together with magnesium oxide at the interface with the metal layer 13 and the interface with the heat sink 20. There is also a slight amount of magnesium (Mg 2 Si). The Si and magnesium silicide (Mg 2 Si) are also precipitated in the aluminum of the metal layer 13 and the heat sink 20 beyond the interface.
This bonding layer 50 can be confirmed by performing line analysis on the cross section of the bonding portion between the metal layer 13 and the copper layer 30 and the bonding portion between the copper layer 30 and the heat sink 20, using an EPMA (electron beam microanalyzer). This includes a region including an intermetallic compound formation region of copper and aluminum (a range indicated as Cu-Al IMCs in FIG. 6) to a layer where magnesium oxide is segregated.
この製造方法によれば、アルミニウムとマグネシウムとの共蒸着膜４１を介在させたことにより、パワーモジュール用基板１０の金属層１３とアルミニウム炭化珪素複合体からなるヒートシンク２０とを銅層３０を介して５００℃以下の低温で固相拡散接合することが可能になり、金属層１３、アルミニウム炭化珪素複合体からなるヒートシンク２０のいずれもを強固に接合することができる。 According to this manufacturing method, the metal layer 13 of the power module substrate 10 and the heat sink 20 made of the aluminum silicon carbide composite are interposed via the copper layer 30 by interposing the co-deposited film 41 of aluminum and magnesium. Solid phase diffusion bonding can be performed at a low temperature of 500 ° C. or lower, and both the metal layer 13 and the heat sink 20 made of an aluminum silicon carbide composite can be firmly bonded.
なお、実施形態では、ヒートシンク接合工程において、基材箔４２の一方の表面に共蒸着膜４１を形成した金属箔４０を用い、その共蒸着膜４１を銅層２０に向けて介在させたが、図４に示す第２実施形態のように、共蒸着膜４１を金属層１３に向けて介在させてもよい。
また、金属箔４０を用いずに、図５に示す第３実施形態のように、パワーモジュール用基板１０の金属層１３上に共蒸着膜４１を直接形成してもよい。この場合、金属層１３の表面を残してパワーモジュール用基板１０をマスクにより覆って共蒸着膜４１を形成する必要がある。
さらに、金属箔４０を用いる場合、基材箔４２の材料をＡｌ−Ｓｉ合金としたが、純アルミニウムや他のアルミニウム合金を用いてもよい。
この共蒸着膜４１は、金属を熱して蒸発させて形成した膜に限らず、スパッタリングやイオンプレーティングにより形成した膜も含む。
In the embodiment, in the heat sink joining step, the metal foil 40 in which the co-deposited film 41 is formed on one surface of the base foil 42 is used, and the co-deposited film 41 is interposed toward the copper layer 20, As in the second embodiment illustrated in FIG. 4, the co-deposited film 41 may be interposed toward the metal layer 13.
Further, the co-deposited film 41 may be directly formed on the metal layer 13 of the power module substrate 10 without using the metal foil 40 as in the third embodiment shown in FIG. In this case, it is necessary to form the co-deposited film 41 by covering the power module substrate 10 with a mask while leaving the surface of the metal layer 13.
Furthermore, when the metal foil 40 is used, the material of the base foil 42 is an Al—Si alloy, but pure aluminum or other aluminum alloys may be used.
The co-deposited film 41 is not limited to a film formed by heating and evaporating a metal, but also includes a film formed by sputtering or ion plating.
なお、共蒸着膜４１を銅層３０の表面に形成するのは好ましくない。共蒸着膜４１を銅層３０の表面に形成したのでは、銅層３０の表面に結合しているマグネシウムが拡散する際の挙動が安定せず、銅層３０との界面にボイドが発生する。実施形態の場合には、共蒸着膜４１が銅層３０の表面に接触するだけであるので、マグネシウムと銅層３０との結合力は弱く、このため、マグネシウムが速やかに拡散すると考えられる。
その他、細部構成は実施形態の構成のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
Note that it is not preferable to form the co-evaporated film 41 on the surface of the copper layer 30. If the co-deposited film 41 is formed on the surface of the copper layer 30, the behavior when magnesium bonded to the surface of the copper layer 30 diffuses is not stable, and voids are generated at the interface with the copper layer 30. In the case of the embodiment, since the co-evaporated film 41 is only in contact with the surface of the copper layer 30, the bonding force between the magnesium and the copper layer 30 is weak, and it is considered that magnesium diffuses quickly.
In addition, the detailed configuration is not limited to the configuration of the embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
また、本実施形態では、ヒートシンク２０は平板としたが、形状は特に限定されず、例えば、内部に水路を有する液冷式の冷却器であっても良い。
さらに、アルミニウムとともに共蒸着膜を形成する金属元素としてマグネシウムを例示したが、マグネシウム以外にも、アルミニウムよりもイオン化傾向の大きい金属であれば適用することができ、例えば、ナトリウム、カルシウム、カリウムを用いることができる。
In the present embodiment, the heat sink 20 is a flat plate, but the shape is not particularly limited. For example, a liquid-cooled cooler having a water channel inside may be used.
Furthermore, magnesium is exemplified as a metal element that forms a co-evaporated film with aluminum. However, in addition to magnesium, any metal having a higher ionization tendency than aluminum can be used. For example, sodium, calcium, or potassium is used. be able to.
パワーモジュール用基板として、窒化アルミニウム板からなるセラミックス基板の両面に、純アルミニウム板（４Ｎ−Ａｌ、３Ｎ−Ａｌ、Ａ１０５０）からなる回路層及び金属層を接合したものを用い、その金属層に銅層を接合した。パワーモジュール用基板の接合には、厚さ１２μｍのＡｌ−７．５質量％Ｓｉろう材箔を用い、加圧力０．６ＭＰａで、６４０℃〜６６０℃の温度に３０分保持した。
このパワーモジュール用基板の金属層と銅層との接合の際に形成した共蒸着膜としては、厚さ１０μｍ又は５０μｍの基材箔（表１に「Ａｌ箔」と示す）に形成したもの、基材箔を用いずに金属層に直接形成したもの（表１のＮｏ．６）、基材箔を用いずに銅層に形成したもの（表１のＮｏ．１４）の３通りの形態で用いた。共蒸着膜を基材箔に形成したものは、基材箔の一方の表面のみに形成し、接合の際に銅層又は金属層のいずれの側に配置したかを成膜箇所の欄に「Ｃｕ側」「金属層側」として示した。また、基材箔としてＳｉを含有するアルミニウム箔、Ｓｉを含有しないアルミニウム箔の両方を用い、表１にＳｉ含有の有無を記載した。Ｎｏ．１２は共蒸着膜を用いない従来技術である。
共蒸着膜におけるアルミニウムとマグネシウムとの混合比率（Ａｌ：Ｍｇ）及び膜厚は表１の通りである。表１の「Ａｌ：Ｍｇ」の欄における混合比率の数値は原子量比率（ａｔ比率）である。
このパワーモジュール用基板の金属層と銅層との接合においては、加圧力２．１ＭＰａで４９０℃の温度に１５０分保持した。
As the power module substrate, a ceramic substrate made of an aluminum nitride plate and a circuit layer made of a pure aluminum plate (4N-Al, 3N-Al, A1050) and a metal layer bonded to each other are used. The layers were joined. For joining the power module substrates, an Al-7.5 mass% Si brazing foil having a thickness of 12 μm was used and held at a temperature of 640 ° C. to 660 ° C. for 30 minutes at a pressure of 0.6 MPa.
As a co-deposited film formed at the time of joining the metal layer and the copper layer of this power module substrate, those formed on a base foil (shown as “Al foil” in Table 1) having a thickness of 10 μm or 50 μm, In three forms, one formed directly on the metal layer without using the base foil (No. 6 in Table 1) and one formed on the copper layer without using the base foil (No. 14 in Table 1) Using. What formed the co-deposited film on the base foil is formed only on one surface of the base foil, and on the side of the copper layer or the metal layer at the time of joining, in the column of the film formation location, It was shown as “Cu side” “metal layer side”. Moreover, the presence or absence of Si was described in Table 1 using both the aluminum foil containing Si and the aluminum foil not containing Si as the base foil. No. 12 is a prior art which does not use a co-deposited film.
Table 1 shows the mixing ratio (Al: Mg) and film thickness of aluminum and magnesium in the co-deposited film. The numerical value of the mixing ratio in the column “Al: Mg” in Table 1 is the atomic weight ratio (at ratio).
In joining the metal layer and the copper layer of this power module substrate, the pressure was 2.1 MPa and the temperature was kept at 490 ° C. for 150 minutes.
得られた試料について、金属層と銅層との接合率（ＤＢＡ／Ｃｕ接合率）、断面のボイド判定を評価した。
接合率は、接合面の超音波探傷像を二値化処理して、剥離部分を除く接合された面積を求め、これを接合すべき界面の面積で割った比率とした。その接合率が９５％以上を「優」、９０％以上９５％未満を「良」、９０％未満を「不良」とする。
断面のボイド判定は、レーザー顕微鏡で接合部の断面を観察し、空隙（ボイド）が認められなかったか、空隙が認められた場合でも接合界面に沿って３μｍ以下の空隙であったものを「〇」、３μｍを超える空隙が認められたものを「×」と判定した。試料１２、１５は接合率が悪すぎたため、ボイド判定は行わなかった。
これらの結果を表１に示す。
About the obtained sample, the joining rate (DBA / Cu joining rate) of a metal layer and a copper layer and the void determination of a cross section were evaluated.
The bonding rate was a ratio obtained by binarizing the ultrasonic flaw detection image on the bonding surface to obtain the bonded area excluding the peeled portion, and dividing this by the area of the interface to be bonded. The bonding rate of 95% or more is “excellent”, 90% or more and less than 95% is “good” and less than 90% is “bad”.
Cross-section void determination was performed by observing the cross-section of the bonded portion with a laser microscope and determining that no void (void) was observed, or even if a void was observed, the void was 3 μm or less along the bonding interface. "A" in which voids exceeding 3 µm were observed was judged as "x". Since the samples 12 and 15 had a poor bonding rate, no void determination was made.
These results are shown in Table 1.
表１から明らかなように、基材箔に共蒸着膜を形成したもの、あるいは金属層に共蒸着膜を形成したもので、マグネシウムの混合比率が０．１ａｔ％以上５０ａｔ％以下、膜厚が０．０５μｍ以上３．０μｍ以下のものは、十分な接合率であり、断面のボイドも発生していないか、わずかであり、５００℃以下の温度でも実用上問題ない接合を得ることができた。
図６は、本発明例の接合部における顕微鏡写真であり、銅とアルミニウムとの間の接合層５０に、複数種の金属間化合物が層状に積層されている。また、その接合層５０とアルミニウムとの界面に沿ってマグネシウム酸化物（ＭｇＯ、ＭｇＡｌ２Ｏ４）や珪化マグネシウム（Ｍｇ２Ｓｉ）、Ｓｉの偏析層が認められる。
As is apparent from Table 1, the co-deposited film was formed on the base foil, or the co-deposited film was formed on the metal layer, and the mixing ratio of magnesium was 0.1 at% to 50 at%, and the film thickness was Those having a thickness of 0.05 μm or more and 3.0 μm or less have a sufficient bonding rate, and voids in the cross section are not generated or are slight, and a bonding having no practical problem can be obtained even at a temperature of 500 ° C. or less. .
FIG. 6 is a photomicrograph at the joint portion of the present invention example, in which a plurality of types of intermetallic compounds are laminated in layers on a joint layer 50 between copper and aluminum. A segregation layer of magnesium oxide (MgO, MgAl 2 O 4 ), magnesium silicide (Mg 2 Si), or Si is observed along the interface between the bonding layer 50 and aluminum.
１ ヒートシンク付パワーモジュール用基板
１０ パワーモジュール用基板
１１ セラミックス基板
１２ 回路層
１３ 金属層
２０ ヒートシンク
３０ 銅層
４０ 金属箔
４１ 共蒸着膜
４２ 基材箔
５０ 接合層
1 Power Module Substrate with Heat Sink 10 Power Module Substrate 11 Ceramic Substrate 12 Circuit Layer 13 Metal Layer 20 Heat Sink 30 Copper Layer 40 Metal Foil 41 Co-deposited Film 42 Base Foil 50 Bonding Layer
Claims (4)
前記ヒートシンク接合工程は、前記パワーモジュール用基板の前記金属層と前記銅層との間に、アルミニウムとアルミニウムよりもイオン化傾向の大きい金属との共蒸着膜を介在した状態で、前記パワーモジュール用基板と前記ヒートシンクとを接合することを特徴とするヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法。 A circuit layer is bonded to one surface of the ceramic substrate, and a metal layer made of aluminum or an aluminum alloy is bonded to the other surface of the ceramic substrate. A heat sink bonding step of bonding the power module substrate and the heat sink by diffusion bonding a heat sink made of an aluminum silicon carbide composite formed by impregnating a body with an aluminum alloy through a copper layer ,
In the heat sink bonding step, the power module substrate is provided with a co-deposited film of aluminum and a metal having a higher ionization tendency than aluminum between the metal layer and the copper layer of the power module substrate. A method for manufacturing a power module substrate with a heat sink, characterized in that the heat sink is bonded to the heat sink.
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