TWI676516B - 接合體、附加散熱器的電源模組用基板、散熱器、及接合體的製造方法、附加散熱器的電源模組用基板的製造方法、散熱器的製造方法 - Google Patents

接合體、附加散熱器的電源模組用基板、散熱器、及接合體的製造方法、附加散熱器的電源模組用基板的製造方法、散熱器的製造方法 Download PDF

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寺伸幸
Nobuyuki Terasaki
長友義幸
Yoshiyuki Nagatomo
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日商三菱綜合材料股份有限公司
Mitsubishi Materials Corporation
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Abstract

本發明之接合體，係將鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成的接合體，鋁合金構件係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，鋁合金構件與金屬構件係藉由固相擴散被接合，在鋁合金構件與金屬構件之接合界面具備由鋁合金構件之Al與金屬構件之金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。

Description

接合體、附加散熱器的電源模組用基板、散熱器、及接合體的製造方法、附加散熱器的電源模組用基板的製造方法、散熱器的製造方法
本發明關於由鋁合金構件與由銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成的接合體，在絕緣層之一方之面形成有電路層的電源模組用基板上將散熱器予以接合之附加散熱器的電源模組用基板，在散熱器本體形成有金屬構件層的散熱器，接合體的製造方法，附加散熱器的電源模組用基板的製造方法，及散熱器的製造方法。
本案主張2015年4月16日向日本申請的特願2015-084030號、2016年2月24日向日本申請的特願2016-033202號之優先權，其內容於此被援用。
LED或電源模組等之半導體裝置中具備在由導電材料形成的電路層之上將半導體元件予以接合的構造。
風力發電、電動汽車、混合電動汽車等之控制用的大電力控制用之電源半導體元件中發熱量較多。因此，作為搭載大電力控制用電源半導體元件的基板，習知廣泛使用的電源模組用基板例如係具備：由AlN(氮化鋁)、Al2O3(氧化鋁)等形成的陶瓷基板；及在該陶瓷基板之一方之面接合導電性良好的金屬板而形成的電路層。又，作為電源模組用基板亦提供在陶瓷基板的另一方之面形成有金屬層者。
例如專利文獻1所示電源模組之構造係設為具備：電源模組用基板，係在陶瓷基板之一方之面及另一方之面形成有由Al構成的電路層及金屬層；及在該電路層上透過焊錫材接合的半導體元件。
在電源模組用基板之金屬層側接合有散熱器，由半導體元件傳導至電源模組用基板側的熱係透過散熱器放出至外部而構成。
但是，如專利文獻1記載的電源模組般電路層及金屬層由Al構成時，在表面會形成Al之氧化皮膜，因此無法透過焊錫材接合半導體元件或散熱器。
於此，習知例如專利文獻2之揭示，藉由無電解鍍敷等在電路層及金屬層之表面形成Ni鍍敷膜後，藉由焊錫接合半導體元件或散熱器。
又，專利文獻3提案，取代焊錫材改用包含由氧化銀粒子與有機物形成的還原劑的氧化銀電糊，來接合電路層與半導體元件、金屬層與散熱器的技術。
但是，如專利文獻2記載般，在電路層及金屬層表面形成有Ni鍍敷膜的電源模組用基板中，在接合半導體元件及散熱器之前的過程中，Ni鍍敷膜之表面因氧化等而劣化，有可能造成透過焊錫材接合的半導體元件及散熱器間之接合可靠性降低。於此，散熱器與金屬層間之接合不夠穩固時，有可能造成熱電阻上升，放熱特性降低。又，Ni鍍敷工程中有進行屏蔽處理，以便在不要的區域形成Ni鍍敷層防止電蝕等之問題之產生。如此般進行屏蔽處理後再進行鍍敷處理時，在電路層表面及金屬層表面形成Ni鍍敷膜的工程需要很大功夫，造成電源模組之製造成本大幅增加的問題。
又，如專利文獻3記載般使用氧化銀電糊對電路層與半導體元件、金屬層與散熱器進行接合時，基於Al與氧化銀電糊之燒結體間之接合性不佳，因此需要事先在電路層表面及金屬層表面形成Ag底層。藉由鍍敷形成Ag底層時，和Ni鍍敷層同樣需要花費巨大的功夫而成為問題。
於此，專利文獻4提案將電路層及金屬層設為Al層與Cu層之積層構造的電源模組用基板。該電源模組用基板中，在電路層及金屬層之表面配置有Cu層，因此可以使用焊錫材對半導體元件及散熱器進行良好地接合。因此積層方向之熱電阻變小，可以將半導體元件產生的熱有效地傳導至散熱器側。
又，專利文獻5提案金屬層及散熱器之一方 由鋁或鋁合金構成，另一方由銅或銅合金構成，使彼等上述金屬層與上述散熱器進行固相擴散接合的附加散熱器的電源模組用基板。該附加散熱器的電源模組用基板中，金屬層與散熱器被進行固相擴散接合，因此熱電阻變小，放熱特性佳。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻]
[專利文獻1]專利第3171234號公報
[專利文獻2]特開2004-172378號公報
[專利文獻3]特開2008-208442號公報
[專利文獻4]特開2014-160799號公報
[專利文獻5]特開2014-099596號公報
但是，在內部形成有冷卻媒體流路等的複雜構造之散熱器中，有可能使用含較多Si的鋁鑄物合金製造。
於此，如專利文獻5記載般，將含較多Si的鋁鑄物合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件進行固相擴散接合時，確認在接合界面附近基於相互擴散之不均衡而產生多數的柯肯達爾空隙(Kirkendall void)。該柯肯達爾空隙存在於電源模組用基板與散熱器之間時導致熱電阻上升，放熱特性降低之問題。
本發明有鑑於上述事情，目的在於提供可以使含較多Si的鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件良好地進行接合，積層方向之熱電阻低的接合體、具備該接合體之附加散熱器的電源模組用基板及散熱器、以及接合體的製造方法、附加散熱器的電源模組用基板的製造方法、散熱器的製造方法。
為解決上述課題，本發明之一態樣的接合體，係將鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成的接合體，其特徵在於：上述鋁合金構件係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述鋁合金構件與上述金屬構件係藉由固相擴散被接合，在上述鋁合金構件與上述金屬構件之接合界面具備由上述鋁合金構件之Al與上述金屬構件之金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。
又，本發明中，金屬構件係由銅或銅合金、鎳或鎳合金、或者銀或銀合金構成。
依據該構成之接合體，在上述鋁合金構件與上述金屬構件之接合界面具備由上述鋁合金構件之Al與 上述金屬構件之金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內，因此藉由該Mg濃化層阻擋構成金屬構件的金屬元素之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生，降低積層方向之熱電阻。
本發明之一態樣之附加散熱器的電源模組用基板，係具備：絕緣層；形成於該絕緣層之一方之面的電路層；形成於上述絕緣層的另一方之面的金屬層；及配置於該金屬層之與上述絕緣層相反側之面的散熱器；其特徵在於：上述金屬層之中與上述散熱器之接合面係由銅、鎳或銀構成，上述散熱器之中與上述金屬層之接合面，係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述散熱器與上述金屬層係藉由固相擴散被接合，在上述散熱器與上述金屬層之接合界面具備由上述散熱器之Al與構成上述金屬層之接合面的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。
依據該構成之附加散熱器的電源模組用基板，在上述散熱器與上述金屬層之接合界面具備由上述散熱器之Al與構成上述金屬層之接合面的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設 為1μm以上30μm以下之範圍內，因此藉由該Mg濃化層阻擋構成金屬層的金屬元素之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。因此，可以降低積層方向之熱電阻，放熱特性特佳。
本發明之一態樣之散熱器係具備：散熱器本體；及接合於上述散熱器本體的金屬構件層；其特徵在於：上述金屬構件層係由銅、鎳或銀形成，上述散熱器本體係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述散熱器本體與上述金屬構件層係藉由固相擴散被接合，在上述散熱器本體與上述金屬構件層之接合界面係具備由上述散熱器本體之Al與構成上述金屬構件層的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。
依據該構成之散熱器，在上述散熱器本體與上述金屬構件層之接合界面具備由上述散熱器本體之Al與構成上述金屬構件層的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內，因此藉由該Mg濃化層阻擋構成金屬構件層的金屬元素之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。因此，可以降低積層方向之熱電阻，放熱特性特佳。
本發明之一態樣的接合體的製造方法中，該 接合體係將鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成者，其特徵在於：上述鋁合金構件係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述鋁合金構件中，至少自與上述金屬構件之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度係被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，使該鋁合金構件與上述金屬構件進行固相擴散接合。
依據該構成之接合體的製造方法，接合前之上述鋁合金構件中，至少自與上述金屬構件之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度係被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，因此可以藉由存在於接合面附近的Mg來抑制固相擴散接合時構成金屬構件的金屬元素進行必要以上之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。
於此，本發明之一態樣的接合體的製造方法中較好是，將上述鋁合金構件與上述金屬構件積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述鋁合金構件與上述金屬構件進行固相擴散接合。
此情況下，針對上述鋁合金構件與上述金屬構件沿積層方向加壓之同時進行通電加熱，因此可以加速昇溫速度，可以在較短時間內進行固相擴散接合。據此則例如即使在大氣中接合時，接合面之氧化影響亦較小，上述鋁合金構件與上述金屬構件可以良好地接合。
本發明之一態樣之附加散熱器的電源模組用 基板的製造方法，該附加散熱器的電源模組用基板係具備：絕緣層；形成於該絕緣層之一方之面的電路層；形成於上述絕緣層的另一方之面的金屬層；及配置於該金屬層之與上述絕緣層相反側之面的散熱器者；其特徵在於：上述金屬層之中與上述散熱器之接合面係由銅、鎳或銀構成，上述散熱器之中與上述金屬層之接合面，係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述散熱器中，至少自與上述金屬層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度係被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，使該散熱器與上述金屬層進行固相擴散接合。
依據該構成之附加散熱器的電源模組用基板的製造方法，在接合前之上述散熱器中，至少自與上述金屬層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，因此可以藉由存在於接合面附近的Mg來抑制固相擴散接合時構成金屬層之接合面的金屬元素之必要以上之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。
因此，可以製造積層方向中的熱電阻降低，放熱特性良好之附加散熱器的電源模組用基板。
於此，本發明之一態樣之附加散熱器的電源模組用基板的製造方法中較好是，將上述散熱器與上述金屬層予以積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述散熱器與上述金屬層進行固相擴散接合。
此情況下，將上述散熱器與上述金屬層沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，因此可以加速昇溫速度，可以在較短時間內進行固相擴散接合。據此則例如即使在大氣中接合時，接合面之氧化影響亦較小，上述散熱器與上述金屬層可以良好地接合。
本發明之一態樣之散熱器的製造方法，該散熱器具備：散熱器本體；及接合於上述散熱器本體的金屬構件層；其特徵在於：上述金屬構件層係由銅、鎳或銀形成，上述散熱器本體係由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述散熱器本體中，至少自與上述金屬構件層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度係被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，使該散熱器本體與上述金屬構件層進行固相擴散接合。
依據該構成之散熱器的製造方法，接合前之上述散熱器本體中，至少自與上述金屬構件層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中Mg濃度係被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，因此可以藉由存在於接合面附近的Mg來抑制固相擴散接合時構成金屬構件層的金屬元素之必要以上之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。
因此，可以製造積層方向中的熱電阻降低，放熱特性良好之散熱器。
於此，本發明之一態樣之散熱器的製造方法 中較好是，將上述散熱器本體與上述金屬構件層予以積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述散熱器本體與上述金屬構件層進行固相擴散接合。
此情況下，將上述散熱器本體與上述金屬構件層沿積層方向加壓之同時通電加熱，因此可以加速昇溫速度，可以在較短時間內進行固相擴散接合。據此則例如即使在大氣中接合時，接合面之氧化影響亦較小，上述散熱器本體與上述金屬構件層可以良好地接合。
依據本發明，可以提供使含較多Si的鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件良好地進行接合，積層方向之熱電阻低的接合體、具備該接合體之附加散熱器的電源模組用基板及散熱器、以及接合體的製造方法、附加散熱器的電源模組用基板的製造方法、散熱器的製造方法。
10、210‧‧‧電源模組用基板
11‧‧‧陶瓷基板
13、213‧‧‧金屬層
13B‧‧‧Cu層(金屬構件)
31‧‧‧散熱器(鋁合金構件)
40‧‧‧Mg濃化層
101‧‧‧散熱器
110‧‧‧散熱器本體(鋁合金構件)
117‧‧‧金屬構件層
140‧‧‧Mg濃化層
[圖1]具備本發明第一實施形態的附加散熱器的電源模組用基板的電源模組之概略說明圖。
[圖2]圖1所示附加散熱器的電源模組用基板之散熱器與金屬層(Cu層)的接合界面之斷面擴大說明圖。
[圖3]第一實施形態的附加散熱器的電源模組用基 板的製造方法之說明流程圖。
[圖4]第一實施形態的附加散熱器的電源模組用基板的製造方法之概略說明圖。
[圖5]圖4所示附加散熱器的電源模組用基板的製造方法中，在接合前之散熱器之接合面添加Mg之方法的概略說明圖。
[圖6]本發明第二實施形態的散熱器之概略說明圖。
[圖7]圖6所示散熱器之散熱器本體與金屬構件層的接合界面之斷面擴大說明圖。
[圖8]第二實施形態的散熱器的製造方法之說明流程圖。
[圖9]第二實施形態的散熱器的製造方法之概略說明圖。
[圖10]具備本發明另一實施形態之附加散熱器的電源模組用基板的電源模組之概略說明圖。
[圖11]藉由通電加熱法進行固相擴散接合之狀況的概略說明圖。
(第一實施形態)
以下參照圖面說明本發明實施形態。
圖1係使用本發明第一實施形態之附加散熱器的電源 模組用基板30的電源模組1。
該電源模組1具備：附加散熱器的電源模組用基板30；及在該附加散熱器的電源模組用基板30之一方之面(圖1中上面)透過焊錫層2被接合的半導體元件3。
附加散熱器的電源模組用基板30係具備：電源模組用基板10；及接合於電源模組用基板10的散熱器31。
電源模組用基板10係具備：構成絕緣層的陶瓷基板11；在該陶瓷基板11之一方之面(圖1中上面)被配設的電路層12；及在陶瓷基板11的另一方之面被配設的金屬層13。
陶瓷基板11由絕緣性及放熱性良好之Si3N4(氮化矽)、AlN(氮化鋁)、Al2O3(氧化鋁)等之陶瓷構成。本實施形態中，陶瓷構件11由放熱性特別良好的AlN(氮化鋁)構成。又，陶瓷基板11之厚度例如設為0.2~1.5mm之範圍內，本實施形態中設為0.635mm。
如圖4所示，電路層12係在陶瓷基板11之一方之面，將鋁或鋁合金形成的鋁板22予以接合而形成。本實施形態中，電路層12係將純度在99質量%以上之鋁(2N鋁)之壓延板(鋁板22)接合於陶瓷基板11而形成。又，成為電路層12的鋁板22之厚度係設為0.1mm以上1.0mm以下之範圍內，本實施形態中設為0.6mm。
如圖1所示，金屬層13具有：在陶瓷基板11的另一方之面被配設的Al層13A；及在該Al層13A之中與接合有陶瓷基板11的面之相反側之面被積層的Cu層 13B。
Al層13A係如圖4所示，在陶瓷基板11的另一方之面，將由鋁或鋁合金形成的鋁板23A予以接合而形成。本實施形態中，Al層13A係將純度99質量%以上之鋁(2N鋁)之壓延板(鋁板23A)接合於陶瓷基板11而形成。接合的鋁板23A之厚度設為0.1mm以上3.0mm以下之範圍內，本實施形態中設為0.6mm。
Cu層13B係如圖4所示，在Al層13A的另一方之面，將銅或銅合金所形成的銅板23B予以接合而形成。本實施形態中，Cu層13B係將無氧銅之壓延板(銅板23B)予以接合而形成。銅層13B之厚度設為0.1mm以上6mm以下之範圍內，本實施形態中設為1mm。
散熱器31係使電源模組用基板10側之熱放散者，本實施形態中，如圖1所示，設有使冷卻媒體流通的流路32。該散熱器31由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，具體言之，係由依JIS H 2118：2006規定的模鑄用鋁合金亦即ADC12(固相線溫度515℃)構成。又，該ADC12係含1.5mass%以上3.5mass%以下範圍內之Cu、含9.6mass%以上12.0mass%以下範圍內之Si的鋁合金。上述鋁合金之Si濃度較好是在5mass%以上20mass%以下，更好是在7mass%以上13mass%以下，但不限定於此。
於此，散熱器31與金屬層13(Cu層13B)被實施固相擴散接合。
在金屬層13(Cu層13B)與散熱器31的接合界面，係如圖2所示形成含有Al與Cu的化合物層38。
該化合物層38係藉由散熱器31之Al原子與Cu層13B之Cu原子相互擴散而形成。該化合物層38具有隨著由散熱器31朝向Cu層13B逐漸使Al原子之濃度降低，而且使Cu原子之濃度變高之濃度斜度。
該化合物層38係由Cu與Al所形成的金屬間化合物構成，本實施形態中設為沿著接合界面積層有複數種金屬間化合物之構造。於此，化合物層38之厚度設為1μm以上80μm以下之範圍內，較好是設為5μm以上80μm以下之範圍內。
本實施形態中，化合物層38係積層有3種金屬間化合物的構造，係由散熱器31側朝向Cu層13B側依序沿著散熱器31與Cu層13B之接合界面積層有θ相、η2相，進一步積層ζ2相、δ相及γ2相之其中至少一個相而構成。
又，在該化合物層38與Cu層13B的接合界面沿著接合界面以層狀分散有氧化物。又，本實施形態中，該氧化物係設為氧化鋁(Al2O3)等之鋁氧化物。又，氧化物係在化合物層38與Cu層13B之界面呈分斷狀態被分散，亦存在著化合物層38與Cu層13B直接接觸的區域。又，氧化物亦有可能在θ相、η2相或者ζ2相、δ相及γ2相之中至少一個相之內部以層狀分散。
如圖2所示，在該化合物層38之內部形成有 Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層40，該Mg濃化層40之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。Mg濃化層40之Mg之濃度較好是在5mass%以上15mass%以下，更好是在7mass%以上9mass%以下，但不限定於此。
接著，參照圖3~圖5說明本實施形態之附加散熱器的電源模組用基板30的製造方法。
(鋁板積層工程S01)
首先，如圖4所示，在陶瓷基板11之一方之面透過Al-Si系之焊料箔26將成為電路層12的鋁板22予以積層。
又，在陶瓷基板11的另一方之面透過Al-Si系之焊料箔26將成為Al層13A鋁板23A予以積層。又，本實施形態中，Al-Si系之焊料箔26係使用厚度10μm之Al-8mass%Si合金箔。
(電路層及Al層形成工程S02)
接著，在沿著積層方向加壓(壓力1~35kgf/cm2(0.10~3.43MPa))之狀態下配置於真空加熱爐內進行加熱，使鋁板22與陶瓷基板11接合而形成電路層12。又，使陶瓷基板11與鋁板23A接合而形成Al層13A。
於此，較好是設定真空加熱爐內之壓力為10-6Pa以上10-3Pa以下之範圍內，設定加熱溫度為600℃以上650℃以下，設定保持時間為30分鐘以上180分鐘以下之範圍 內。
(Cu層(金屬層)形成工程S03)
接著，在Al層13A的另一方之面側將成為Cu層13B的銅板23B予以積層。
接著，在沿積層方向加壓(壓力3~35kgf/cm2(0.29~3.43MPa))之狀態下配置於真空加熱爐內進行加熱，使Al層13A與銅板23B進行固相擴散接合，形成金屬層13。
於此，較好是設定真空加熱爐內之壓力為10-6Pa以上10-3Pa以下之範圍內，設定加熱溫度為400℃以上548℃以下，設定保持時間為5分鐘以上240分鐘以下之範圍內。
又，Al層13A、銅板23B之中進行固相擴散接合的各別之接合面，係事先除去該面之傷痕設為平滑。
(散熱器準備工程S04)
接著，準備接合的散熱器31。此時，如圖5所示，將散熱器31之中自與金屬層13(Cu層13B)接合的接合面起沿深度方向至50μm為止的區域31A中的Mg濃度設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內。
本實施形態中，如圖5所示，係在散熱器31之中與金屬層13(Cu層13B)接合的接合面，配置厚度2μm以上25μm以下之Mg箔41，置入熱處理爐45，在溫度： 420℃以上500℃以下，保持時間：30分鐘以上240分鐘以下之條件下進行熱處理，使Mg朝散熱器31側擴散，將接合面起沿深度方向至50μm為止的區域31A中的Mg濃度設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內。又，該熱處理時的熱處理爐45之爐內氛圍例如較好是設為氮氛圍下或真空氛圍下。上述熱處理較好是設定溫度：450℃以上480℃以下，保持時間：60分鐘以上120分鐘以下之條件，但不限定於此。
又，除Mg箔以外亦可使用Al-Mg箔或Al-Mg-Si箔等含Mg的各種之箔。另外，除箔以外亦可以藉由濺鍍等在接合面配置Mg，進行熱處理使Mg擴散。
又，接合面起沿深度方向至50μm為止的區域31A中的Mg濃度超出15mass%時，可以自接合面起沿深度方向進行研磨或切削而將Mg濃度設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內。區域31A中的Mg濃度較好是在2mass%以上10.8mass%以下，更好是在4.9mass%以上8.3mass%以下，但不限定於此。
(金屬層/散熱器接合工程S05)
接著，將金屬層13(Cu層13B)與散熱器31予以積層，在沿積層方向加壓(壓力5~35kgf/cm2(0.49~3.43MPa))之狀態下將其配置於真空加熱爐內進行加熱，使金屬層13(Cu層13B)與散熱器31進行固相擴散接合。又，金屬層13(Cu層13B)及散熱器31之中被進 行固相擴散接合的各別之接合面中，該面之傷痕事先被除去而設為平滑。加壓時之壓力更好是在8~20kgf/cm2(0.78~1.96MPa)，但不限定於此。
於此，真空加熱爐內之壓力設為10-6Pa以上10-3Pa以下之範圍內，加熱溫度設為400℃以上520℃以下，保持時間設為0.25小時以上3小時以下之範圍內較佳。真空加熱爐內之壓力設為10-5Pa以上10-4Pa以下之範圍內，加熱溫度設為480℃以上510℃以下，保持時間設為0.5小時以上2小時以下之範圍內更好，但不限定於此。
該金屬層/散熱器接合工程S05中，Cu層13B中之Cu原子朝散熱器31側擴散，如圖2所示，形成化合物層38之同時，在該化合物層38內形成Mg濃化層40。
如此而製造本實施形態之附加散熱器的電源模組用基板30。
(半導體元件接合工程S06)
接著，在電路層12之一方之面(表面)透過焊錫材2對半導體元件3進行積層，在還原爐內進行焊錫接合。
如上述般製造本實施形態之電源模組1。
依據以上構成之本實施形態的附加散熱器的電源模組用基板30，散熱器31由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，具體言之，由JIS H 2118：2006規定的模鑄用鋁合金亦即ADC12(Si濃度9.6mass%以上12.0mass%以下)構成，因此可以構成 具有流路32的複雜構造之散熱器31，可以提高放熱性能。
又，本實施形態中，在散熱器31與金屬層13(Cu層13B)之接合界面形成有由Al與Cu之金屬間化合物形成的化合物層38，在該化合物層38之內部形成Mg之濃度被設為3mass%以上的Mg濃化層40，該Mg濃化層40之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內，因此藉由該Mg濃化層40可以阻止金屬層13(Cu層13B)之Cu原子之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。又，可使金屬層13(Cu層13B)之Cu原子充分地朝散熱器31側擴散，可使散熱器31與金屬層13(Cu層13B)確實進行固相擴散接合。
因此，該附加散熱器的電源模組用基板30中，積層方向中的熱電阻降低，可以抑制放熱特性之劣化。
於此，Mg濃化層40之厚度小於1μm時，無法充分地抑制Cu原子之擴散移動，有可能無法抑制柯肯達爾空隙之產生。另一方面，Mg濃化層40之厚度大於30μm時，Cu原子之擴散不足，有可能發生接合不夠穩固。
基於以上，因此本實施形態中，Mg濃化層40之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。
又，欲確實抑制柯肯達爾空隙之產生時，Mg濃化層40之厚度之下限較好是設為7μm以上，更好是設為10μm以上。又，欲使散熱器31與金屬層13(Cu層13B)確實 進行固相擴散接合時，Mg濃化層40之厚度之上限較好是設為25μm以下，更好是設為20μm以下。
另外，本實施形態中，在金屬層13(Cu層13B)與散熱器31之接合界面形成有由Cu與Al之化合物層形成的化合物層38，該化合物層38係使複數種金屬間化合物沿著接合界面積層而成的構造，因此可以抑制脆弱的金屬間化合物大幅成長。又，化合物層38內部的體積變動變小，可以抑制內部位變。
又，本實施形態中，在Cu層13B與化合物層38的接合界面中，氧化物沿著彼等之接合界面分別以層狀分散，因此形成於散熱器31之接合面的氧化膜被確實破壞，Cu與Al之相互擴散被充分進行，Cu層13B與散熱器31被確實接合。
又，依據本實施形態之附加散熱器的電源模組用基板30的製造方法，在散熱器準備工程S04中被準備的接合前之散熱器31，係構成為散熱器31之中自與金屬層13(Cu層13B)接合的接合面起沿深度方向至50μm為止的區域31A中的Mg濃度被設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內者，因此在金屬層/散熱器接合工程S05中，對散熱器31與金屬層13(Cu層13B)進行固相擴散接合時，可以抑制Cu層13B之Cu原子進行必要以上之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。
因此，可以製造積層方向中的熱電阻降低，放熱特性良好之附加散熱器的電源模組用基板30。
另外，本實施形態中，在散熱器31之中與金屬層13(Cu層13B)接合的接合面，將厚度2μm以上25μm以下之Mg箔41予以配置，在溫度：420℃以上500℃以下，保持時間：30分鐘以上240分鐘以下之條件下進行熱處理，使Mg朝散熱器31側擴散，將接合面起沿深度方向至50μm為止的區域31A中的Mg濃度設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內，因此在與金屬層13(Cu層13B)的接合面可以配置Mg，在其後之金屬層/散熱器接合工程S05中可以形成Mg濃化層40。
另外，進行固相擴散接合時，若接合面存在傷痕有可能在接合界面產生間隙，但本實施形態中，Cu層13B(銅板23B)與散熱器31被接合的面，係事先除去該面之傷痕使平滑化之後進行固相擴散接合，因此在接合界面可以抑制間隙之產生，可以確實進行固相擴散接合。
(第二實施形態)
接著，說明本發明第二實施形態之散熱器。圖6係本發明第二實施形態的散熱器101。
該散熱器101具備：散熱器本體110；及在散熱器本體110之一方之面(圖6中上側)被積層的由銅、鎳或銀形成的金屬構件層117。本實施形態中，如圖9所示，金屬構件層117係將無氧銅之壓延板所形成的金屬板127接合於散熱器本體110而構成。
散熱器本體110設有流通冷卻媒體的流路111。該散熱器本體110由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，具體言之，由包含Si設為9.6mass%以上12mass%以下之範圍內，Mg設為0.3mass%以上15mass%以下之範圍內的鋁合金構成。上述鋁合金之Si濃度較好是在5mass%以上20mass%以下，更好是在7mass%以上13mass%以下，但不限定於此。
於此，散熱器本體110與金屬構件層117係被進行固相擴散接合。
在散熱器本體110與金屬構件層117的接合界面係如圖7所示形成化合物層138。該化合物層138係由散熱器本體110之Al原子與金屬構件層117之Cu原子相互擴散而形成。該化合物層138中具有隨著由散熱器本體110朝向金屬構件層117逐漸減低Al原子之濃度，而且增高Cu原子之濃度的濃度斜度。
該化合物層138係由Cu與Al形成的金屬間化合物構成，本實施形態中，係成為複數種金屬間化合物沿著接合界面被積層的構造。於此，化合物層138之厚度設為1μm以上80μm以下之範圍內，較好是設為5μm以上80μm以下之範圍內。
又，本實施形態中，化合物層138係3種金屬間化合物被積層的構造，由散熱器本體110側朝向金屬構件層117側依序沿著散熱器本體110與金屬構件層117之接合界面，而積層有θ相、η2相，進一步積層有ζ2相、δ相 及γ2相之中至少一個相而構成。
另外，氧化物在該化合物層138與金屬構件層117的接合界面沿著接合界面以層狀分散。又，本實施形態中，該氧化物係氧化鋁(Al2O3)等之鋁氧化物。又，氧化物係以在化合物層138與金屬構件層117之界面呈分斷狀態被分散，亦存在著化合物層138與金屬構件層117直接接觸的區域。又，氧化物亦有可能在θ相、η2相或者ζ2相、δ相及γ2相之中至少一個相之內部以層狀分散。
如圖7所示，在該化合物層138之內部形成有Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層140，該Mg濃化層140之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內。Mg濃化層140之Mg之濃度較好是在5mass%以上15mass%以下，更好是在7mass%以上9mass%以下，但不限定於此。Mg濃化層140之厚度較好是設為3μm以上25μm以下，更好是設為5μm以上20μm以下，但不限定於此。
接著，參照圖8~9說明本實施形態之散熱器101的製造方法。
(散熱器本體準備工程S101)
首先，準備接合的散熱器本體110。此時，散熱器本體110之中自與金屬構件層117接合的接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中之Mg濃度係被設為0.3mass%以 上15mass%以下之範圍內。
本實施形態中，如上述般，藉由在構成散熱器本體110的鋁合金添加Mg，使散熱器本體110全體包含0.3mass%以上15mass%以下之範圍內之Mg。散熱器本體110之中自與金屬構件層117接合的接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中的Mg濃度較好是在2mass%以上10.8mass%以下，更好是在4.9mass%以上8.3mass%以下，但不限定於此。
(散熱器本體/金屬構件層接合工程S102)
接著，如圖9所示，將散熱器本體110與成為金屬構件層117的金屬板127予以積層，在沿積層方向加壓(壓力1~35kgf/cm2(0.10~3.43MPa))之狀態下置入真空加熱爐內加熱，使金屬板127與散熱器本體110進行固相擴散接合。又，金屬板127以及散熱器本體110之中被進行固相擴散接合的各別之接合面中，事先將該面之傷痕除去並設為平滑。加壓時之壓力更好是在8~20kgf/cm2(0.78~1.96MPa)，但不限定於此。
於此，較好是將真空加熱爐內之壓力設為10-6Pa以上10-3Pa以下之範圍內，將加熱溫度設為400℃以上520℃以下，將保持時間設為0.25小時以上3小時以下之範圍內。更好是將真空加熱爐內之壓力設為10-5Pa以上10-4Pa以下之範圍內，將加熱溫度設為480℃以上510℃以下，將保持時間設為0.5小時以上2小時以下之範圍內，但不 限定於此。
在該散熱器本體/金屬構件層接合工程S102中，金屬板127中之Cu原子朝散熱器本體110側擴散，如圖7所示形成化合物層138，在該化合物層138之內部形成Mg濃化層140。
據此而製造本實施形態之散熱器101。
依據以上構成的本實施形態的散熱器101，係藉由在散熱器本體110之一方之面側接合由無氧銅之壓延板形成的金屬板127來形成金屬構件層117，因此可以藉由金屬構件層117使熱向面方向擴散，可以大幅提昇放熱特性。又，可以使用焊錫等對其他構件與散熱器101良好地進行接合。
又，散熱器本體110由Si濃度設為1mass%以上25mass%以下範圍內的鋁合金構成，具體言之由包含9.6mass%以上12mass%以下範圍內之Si，包含0.3mass%以上15mass%以下範圍內之Mg的鋁合金構成，因此可以構成具有流路等的複雜構造之散熱器本體110。
本實施形態中，如圖7所示，在散熱器本體110與金屬構件層117的接合界面形成化合物層138，在該化合物層138之內部，如圖7所示形成Mg之濃度設為3mass%以上的Mg濃化層140，該Mg濃化層140之厚度設為1μm以上30μm以下之範圍內，因此藉由該Mg濃化層140可以阻止金屬構件層117之Cu原子之擴散移動，可以抑制柯肯達爾空隙之產生。因此，積層方向中的熱電 阻降低，放熱特性佳。
又，Mg濃化層140之厚度設為30μm以下，因此Cu原子之擴散不被限制在必要以上，可使散熱器本體110與金屬構件層117確實進行固相擴散接合。
又，本實施形態中，金屬構件層117與散熱器本體110的接合界面設為和第一實施形態之Cu層13B與散熱器31的接合界面同樣之構成，因此可以達成和第一實施形態同樣之作用效果。
以上，說明本發明實施形態，但本發明不限定於此，在不脫離本發明技術思想的範圍內可做適宜變更。
例如上述實施形態中，說明以銅形成的Cu層作為金屬層(Cu層)或金屬構件層予以接合之情況，但亦可以取代Cu層改為接合由鎳或鎳合金形成的Ni層、或者由銀或銀合金形成的Ag層。
取代Cu層改為形成Ni層的情況下，焊接性良好，可以提升與其他構件間之接合可靠性。另外，藉由固相擴散接合形成Ni層時，無需進行藉由無電解鍍敷等形成Ni鍍敷膜時所進行的屏蔽處理，因此可以減低製造成本。此情況下，Ni層之厚度較好是設為1μm以上30μm以下。Ni層之厚度小於1μm時，有可能不具備提升與其他構件間之接合可靠性的效果，大於30μm時Ni層成為熱電阻體有可能無法有效傳導熱。又，藉由固相擴散接合來形成Ni層時，Al層與Ni之固相擴散接合的接合溫度 設為400℃以上520℃以下，其以外之條件可以和上述實施形態同樣之條件下形成。
取代Cu層改為Ag層的情況下，例如使用包含氧化銀粒子與由有機物形成的還原劑之氧化銀電糊來接和其他構件時，氧化銀電糊之氧化銀被還原劑還原後的銀，與欲接合的Ag層屬於同種金屬彼此之接合，因此可以提高接合可靠性。進一步，基於形成熱傳導率良好的Ag層，因此可以使熱有效地朝面方向擴散。此情況下，Ag層之厚度設為1μm以上20μm以下為佳。Ag層之厚度小於1μm時有可能與其他構件間之接合可靠性效果變無，大於20μm時接合可靠性提升之效果無法顯現，導致成本之增加。又，藉由固相擴散接合來形成Ag層時，Al層與Ag之固相擴散接合中的接合溫度設為400℃以上520℃以下，其他則和上述實施形態同樣之條件下形成。
另外，第一實施形態中雖說明金屬層13具有Al層13A與Cu層13B之例，但不限定於此，如圖10所示，金屬層全體可以由銅或銅合金構成。該圖10所示附加散熱器的電源模組用基板230中，係藉由DBC法或活性金屬硬銲法等在陶瓷基板11的另一方之面(圖10中下側)將銅板予以接合，形成由銅或銅合金構成的金屬層213。接著，使該金屬層213與散熱器31進行固相擴散接合。又，圖10所示電源模組用基板210中，電路層212亦由銅或銅合金構成。圖10所示電源模組201，係具備附加散熱器的電源模組用基板230；及在該附加散熱器的 電源模組用基板230之一方之面(圖10中上面)透過焊錫層2被接合的半導體元件3。
第一實施形態中說明之電路層係由接合純度99質量%之鋁板所形成者，但不限定於此，亦可以由純度99.99質量%以上之純鋁或其他之鋁或鋁合金，或者銅或銅合金等其他金屬構成。又，電路層亦可以是Al層與Cu層之2層構造。此亦和圖10所示電源模組用基板210同樣。
第一實施形態之金屬層/散熱器接合工程S05中，係將金屬層13(Cu層13B)與散熱器31予以積層，在沿積層方向加壓之狀態下配置於真空加熱爐內進行加熱的構成，第二實施形態之散熱器本體/金屬構件層接合工程S102中，係將散熱器本體110與成為金屬構件層117的金屬板127予以積層，在沿積層方向加壓(壓力5~35kgf/cm2(0.49~3.43MPa))之狀態下配置於真空加熱爐內進行加熱的構成，但不限定於此，如圖11所示，對鋁合金構件301(散熱器31、散熱器本體110)與金屬構件302(金屬層13、金屬構件層117)進行固相擴散接合時亦適用通電加熱法。
通電加熱時，係如圖11所示，將鋁合金構件301與金屬構件302予以積層，透過碳板311、311藉由一對電極312、312針對彼等積層體沿積層方向加壓之同時，對鋁合金構件301及金屬構件302通電。如此而藉由焦耳熱對碳板311、311及鋁合金構件301與金屬構件 302進行加熱，使鋁合金構件301與金屬構件302進行固相擴散接合。
上述通電加熱法中，鋁合金構件301及金屬構件302被直接通電加熱，因此昇溫速度可達例如30~100℃/分鐘之較快速度，可於短時間進行固相擴散接合。據此而使接合面之氧化影響變小，例如可於大氣氛圍接合。又，依據鋁合金構件301及金屬構件302之電阻值或比熱，在彼等鋁合金構件301及金屬構件302產生溫度差之狀態下亦可以接合，可以縮小熱膨脹之差，減少熱應力。
於此，上述通電加熱法中，一對電極312、312之加壓荷重，較好是設為30kgf/cm2以上100kgf/cm2以下(2.94MPa以上9.8MPa以下)之範圍內。上述加壓荷重更好是設為50kgf/cm2以上80kgf/cm2以下(4.90MPa以上7.85MPa以下)，但不限定於此。
又，使用通電加熱法時，鋁合金構件301及金屬構件302之表面粗度，依算術平均粗度Ra較好是設為0.3μm以上0.6μm以下，又，依最大高度Rz較好是設為1.3μm以上2.3μm以下之範圍內。通常之固相擴散接合中，接合面之表面粗度較小較好，但是通電加熱法時，接合面之表面粗度太小時，界面接觸電阻降低，局部加熱接合界面變為困難，因此較好是設為上述範圍內。
又，第一實施形態之金屬層/散熱器接合工程S05中亦可以使用上述通電加熱法，但此情況下，陶瓷基 板11係絕緣體，因此例如需藉由碳形成的冶具等短路碳板311、311。接合條件係和上述鋁構件301與銅構件302之接合同樣。
又，關於金屬層13(Cu層13B)與散熱器31之表面粗度，亦和上述鋁構件301及銅構件302同樣。
〔實施例〕
以下，說明為確認本發明效果而進行的確認實驗之結果。
(試驗片之作製)
研磨表1所示鋁合金板(50mm×50mm，厚度5mm)之一方之面直至成為表1記載之Mg濃度為止，藉由上述實施形態記載的方法在該面使表1所示金屬板(40mm×40mm，厚度參照表1)進行固相擴散接合。
本發明例1-10及比較例1-5中，對鋁板與金屬板沿積層方向以15kgf/cm2(1.47MPa)之荷重押壓，在真空加熱爐於500℃、180分鐘之條件下實施固相擴散接合。
本發明例11-15中，藉由圖11所示通電加熱法使鋁合金板與金屬板進行固相擴散接合。又，對電極之加壓荷重設為15kgf/cm2(1.47MPa)，加熱溫度(銅板溫度)設為510℃，加熱溫度之保持時間設為5分鐘，昇溫速度設為80℃/分鐘。又，接合氛圍設為大氣氛圍。
(Mg濃化層之厚度)
對固相擴散接合後的鋁合金板與金屬板之接合體進行斷面觀察，針對接合界面的Mg濃化層之厚度依以下進行測定。評估結果如表1所示。
Mg濃化層之厚度，係由藉由EPMA(電子束微分析器)分析鋁合金板與金屬板之接合界面獲得的Mg映射像，測定Mg濃度在3mass%以上之區域之面積，以測定視野之寬度之寸法除之而求出厚度，將5視野之平均設為Mg濃化層之厚度。又，測定係以倍率：2000倍進行，以鋁合金板與金屬板之接觸面為中心沿積層方向在50μm之範圍內進行。
(熱循環試驗)
接著，對如此製造的接合體實施熱循環試驗。使用冷熱衝撃試驗機ESPEC Corp製TSB-51，針對試驗片(附加散熱器的電源模組)，藉由液相(全氟烷)進行-40℃ 5分鐘、150℃ 5分鐘之熱循環4000次。
接著，針對熱循環試驗前的接合體之積層方向之熱電阻與接合率，以及熱循環試驗後的接合體之積層方向之熱電阻與接合率如下進行評估。
(接合率評估)
使用超音波探傷裝置針對接合體中鋁板與金屬板之接合部之接合率進行評估，由以下之式算出。於此，初期接 合面積係指接合前的應接合面積，亦即鋁板之面積。超音波探傷像中剝離係以白色部，因此該白色部之面積設為剝離面積。評估結果如表1所示。
接合率(%)={(初期接合面積)-(剝離面積)}/(初期接合面積)×100
(熱電阻之測定)
將加熱晶片(13mm×10mm×0.25mm)焊接於金屬板之表面，將鋁合金板硬銲接合於冷卻器。接著，以100W之電力對加熱晶片進行加熱，使用熱電偶實測加熱晶片之溫度。又，針對流通冷卻器的冷卻媒體(乙二醇：水=9：1)之溫度進行實測。將加熱晶片之溫度與冷卻媒體之溫度差除以電力獲得之值設為熱電阻。
又，將未形成有Mg濃化層的比較例1之熱循環試驗前之熱電阻設為基準之1，藉由和該比較例1間之比率對熱電阻進行評估。評估結果如表1所示。
確認未形成有Mg濃化層的比較例1之熱電阻比本發明例大。又，將使用鎳金屬板的比較例4與本發明例9及14比較，結果確認比較例4之熱電阻變大。同樣地，將使用銀金屬板的比較例5與本發明例10及15比較，結果確認比較例5之熱電阻變大。推測為形成有柯肯達爾空隙之故。
又，Mg濃化層之厚度大於本發明上限的比較例2中，接合率降低，並且熱電阻變大。推測為Mg濃化層形成較厚，因而金屬板之金屬元素之擴散被抑制。
另外，Mg濃化層之厚度小於本發明下限的比較例3中，和比較例1同樣，確認電阻變大。推測為無法充分抑制柯肯達爾空隙之產生之故。
相對於此，Mg濃化層之厚度設為本發明範圍內的本發明例中，和比較例比較確認熱電阻變小，接合率亦極高。推測為藉由適當厚度之Mg濃化層之形成，使得構成金屬板的金屬元素之擴散被抑制，柯肯達爾空隙之產生被抑制之故。
又，適用通電加熱法的本發明例11-15中，即使在大氣中進行接合亦可以對鋁合金板與金屬板進行良好接合。
另外，幾乎未觀察到熱循環試驗後之熱電阻之上昇或接合率之降低，確認可以獲得接合可靠性高的接合體。
由以上結果可以確認，依據本發明可以獲得使含較多Si的鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件良好地進行接合，積層方向之熱電阻 低的接合體。
〔產業上之可利用性〕
依據本發明可以提供使含較多Si的鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件良好地進行接合，積層方向之熱電阻低的接合體，具備該接合體之附加散熱器的電源模組用基板及散熱器，以及接合體的製造方法，附加散熱器的電源模組用基板的製造方法，散熱器的製造方法。

Claims (19)

  1. 一種接合體，係將鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成的接合體，其特徵在於：上述鋁合金構件係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述鋁合金構件與上述金屬構件係藉由固相擴散被接合，在上述鋁合金構件與上述金屬構件之接合界面，具備由上述鋁合金構件之Al與上述金屬構件之金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述鋁合金構件之中與上述金屬構件接合的接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  2. 一種附加散熱器的電源模組用基板，具備：絕緣層；形成於該絕緣層之一方之面的電路層；形成於上述絕緣層的另一方之面的金屬層；及配置於該金屬層之與上述絕緣層相反側之面的散熱器；其特徵在於：上述金屬層之中與上述散熱器之接合面，係由銅、鎳或銀構成，上述散熱器之中與上述金屬層之接合面，係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述散熱器與上述金屬層係藉由固相擴散被接合，在上述散熱器與上述金屬層之接合界面，具備由上述散熱器之Al與構成上述金屬層之接合面的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  3. 一種散熱器，具備：散熱器本體；及接合於上述散熱器本體的金屬構件層；其特徵在於：上述金屬構件層係由銅、鎳或銀形成，上述散熱器本體係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，上述散熱器本體與上述金屬構件層係藉由固相擴散被接合，在上述散熱器本體與上述金屬構件層之接合界面，係具備由上述散熱器本體之Al與構成上述金屬構件層的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述鋁合金構件之中與上述金屬構件接合的接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  4. 一種接合體的製造方法，該接合體係將鋁合金所形成的鋁合金構件，與銅、鎳或銀所形成的金屬構件接合而成者，其特徵在於：上述鋁合金構件係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述鋁合金構件中，至少自與上述金屬構件之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中的Mg濃度係被設為0.3mass%以上且15mass%以下之範圍內，使該鋁合金構件與上述金屬構件進行固相擴散接合；在上述鋁合金構件與上述金屬構件之接合界面，形成由上述鋁合金構件之Al與上述金屬構件之金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，將上述Mg濃化層之厚度形成為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  5. 如申請專利範圍第4項之接合體的製造方法，其中將上述鋁合金構件與上述金屬構件予以積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述鋁合金構件與上述金屬構件進行固相擴散接合。
  6. 一種附加散熱器的電源模組用基板的製造方法，該附加散熱器的電源模組用基板具備：絕緣層；形成於該絕緣層之一方之面的電路層；形成於上述絕緣層的另一方之面的金屬層；及配置於該金屬層之與上述絕緣層相反側之面的散熱器；其特徵在於：上述金屬層之中與上述散熱器之接合面，係由銅、鎳或銀構成，上述散熱器之中與上述金屬層之接合面，係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述散熱器中，至少自與上述金屬層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中的Mg濃度係被設為0.3mass%以上且15mass%以下之範圍內，使該散熱器與上述金屬層進行固相擴散接合，在上述散熱器與上述金屬層之接合界面，形成有由上述散熱器之Al與構成上述金屬層之接合面的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，將上述Mg濃化層之厚度形成為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  7. 如申請專利範圍第6項之附加散熱器的電源模組用基板的製造方法，其中將上述散熱器與上述金屬層予以積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述散熱器與上述金屬層進行固相擴散接合。
  8. 一種散熱器的製造方法，該散熱器具備：散熱器本體；及接合於上述散熱器本體的金屬構件層；其特徵在於：上述金屬構件層係由銅、鎳或銀形成，上述散熱器本體係由Si濃度設為5mass%以上且25mass%以下之範圍內的鋁合金構成，接合前之上述散熱器本體中，至少自與上述金屬構件層之接合面起沿深度方向至50μm為止的區域中的Mg濃度係被設為0.3mass%以上且15mass%以下之範圍內，使該散熱器本體與上述金屬構件層進行固相擴散接合，在上述散熱器本體與上述金屬構件層之接合界面，形成由上述散熱器本體之Al與構成上述金屬構件層的金屬元素擴散而形成的化合物層，在該化合物層之內部形成有自上述接合面沿著深度方向至50μm之區域中的Mg之濃度設為4.9mass%以上的Mg濃化層，將上述Mg濃化層之厚度形成為1μm以上且30μm以下之範圍內。
  9. 如申請專利範圍第8項之散熱器的製造方法，其中將上述散熱器本體與上述金屬構件層予以積層，沿積層方向加壓之同時通電進行加熱，據此而使上述散熱器本體與上述金屬構件層進行固相擴散接合。
  10. 如申請專利範圍第1項之接合體，其中上述化合物層，係設為積層有3種之金屬間化合物的構造，由銅之上述金屬構件來形成Cu層，從上述鋁合金構件側向上述Cu層側依序沿著上述鋁合金構件與上述Cu層之接合界面積層θ相、η2相，進一步積層ζ2相、δ相及γ2相之其中至少一個相而構成。
  11. 如申請專利範圍第1項之接合體，其中於上述化合物層與上述金屬構件之接合界面，沿著接合界面以層狀分散有氧化物。
  12. 如申請專利範圍第10項之接合體，其中於上述化合物層與上述Cu層之接合界面，沿著接合界面以層狀分散有氧化物。
  13. 如申請專利範圍第12項之接合體，其中上述氧化物，係以層狀分散在θ相、η2相、或ζ2相、δ相及γ2相之其中至少一個相之內部。
  14. 如申請專利範圍第1項之接合體，其中上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上且17μm以下之範圍內。
  15. 如申請專利範圍第3項之散熱器，其中上述化合物層，係設為積層有3種之金屬間化合物的構造，由銅之上述金屬構件來形成Cu層，從上述散熱器本體側向上述Cu層側依序沿著上述散熱器本體與上述Cu層之接合界面積層θ相、η2相，進一步積層ζ2相、δ相及γ2相之其中至少一個相而構成。
  16. 如申請專利範圍第3項之散熱器，其中於上述化合物層與上述金屬構件之接合界面，沿著接合界面以層狀分散有氧化物。
  17. 如申請專利範圍第15項之散熱器，其中於上述化合物層與上述Cu層之接合界面，沿著接合界面以層狀分散有氧化物。
  18. 如申請專利範圍第17項之散熱器，其中上述氧化物，係以層狀分散在θ相、η2相、或ζ2相、δ相及γ2相之其中至少一個相之內部。
  19. 如申請專利範圍第3項之散熱器，其中上述Mg濃化層之厚度設為1μm以上且17μm以下之範圍內。
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