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KR20190132355A - 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법 - Google Patents

히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법 Download PDF

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KR20190132355A
KR20190132355A KR1020197024680A KR20197024680A KR20190132355A KR 20190132355 A KR20190132355 A KR 20190132355A KR 1020197024680 A KR1020197024680 A KR 1020197024680A KR 20197024680 A KR20197024680 A KR 20197024680A KR 20190132355 A KR20190132355 A KR 20190132355A
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KR
South Korea
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aluminum
heat sink
layer
bonding
metal layer
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Application number
KR1020197024680A
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KR102422070B1 (ko
Inventor
료우헤이 유모토
도모야 오오히라키
다케시 기타하라
요시유키 나가토모
Original Assignee
미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of KR20190132355A publication Critical patent/KR20190132355A/ko
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Abstract

이 제조 방법은, 절연층 (11) 에 회로층 (12) 및 금속층 (13) 이 형성된 절연 회로 기판 (10) 과, 상기 금속층 (13) 측에 접합된 히트 싱크 (41) 를 구비한 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 을 제조한다. 상기 금속층 (13) 은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 인덴테이션 경도는 50 mgf/㎡ 미만이다. 상기 히트 싱크 (41) 는, 절연 회로 기판 (10) 과의 접합면이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있다. 이 방법은, 상기 금속층 (13) 에 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 접합층 (31) 을 형성하는 알루미늄 접합층 형성 공정 S02 와, 상기 알루미늄 접합층 (31) 과 상기 히트 싱크 (41) 의 사이에 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 접합재 (32) 를 적층하고, 상기 알루미늄 접합층 (31) 과 상기 구리 접합재 (32) 와 상기 히트 싱크 (41) 를 고상 확산 접합하는 히트 싱크 접합 공정 S03 을 구비한다.

Description

히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법
본 발명은 절연층의 일방의 면에 회로층이 형성됨과 함께 상기 절연층의 타방의 면에 금속층이 형성된 절연 회로 기판과, 이 절연 회로 기판의 상기 금속층측에 접합된 히트 싱크를 구비한 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2017년 3월 29일에, 일본에서 출원된 특허출원 2017-064878호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
파워 모듈, LED 모듈 및 열전 모듈에 있어서는, 절연층의 일방의 면에 도전 재료로 이루어지는 회로층을 형성한 절연 회로 기판에, 파워 반도체 소자, LED 소자 및 열전 소자가 접합된 구조를 갖는다.
풍력 발전, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등을 제어하기 위해서 사용되는 대전력 제어용 파워 반도체 소자는, 동작시의 발열량이 많기 때문에, 이것을 탑재하는 기판으로는, 예를 들어 질화알루미늄이나 질화규소 등으로 이루어지는 세라믹스 기판과, 이 세라믹스 기판의 일방의 면에 도전성이 우수한 금속판을 접합하여 형성한 회로층을 구비한 절연 회로 기판이 종래부터 널리 사용되고 있다. 절연 회로 기판으로는, 세라믹스 기판의 타방의 면에 금속판을 접합하여 금속층이 형성된 것도 제공되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 세라믹스 기판의 일방의 면 및 타방의 면에 알루미늄판 또는 구리판으로 이루어지는 회로층 및 금속층이 형성된 절연 회로 기판이 개시되어 있다. 절연 회로 기판의 타방의 면측에는, 히트 싱크가 접합되어 있고, 반도체 소자로부터 절연 회로 기판측에 전달된 열을, 히트 싱크를 개재하여 외부로 방산한다.
히트 싱크의 재료로는, 알루미늄 합금이나, 예를 들어 특허문헌 2 에 나타내는 바와 같은 AlSiC 로 대표되는 탄화규소질 부재 중에 알루미늄 혹은 알루미늄 합금이 충전된 알루미늄기 복합 재료 등의 알루미늄계 재료가 널리 이용되고 있다. 히트 싱크를 고상선 온도가 낮은 알루미늄 합금으로 구성한 경우에는, 비교적 구조가 복잡한 형상으로 할 수 있어, 방열 특성을 향상시킬 수 있다. 히트 싱크를 탄화규소질 부재 중에 알루미늄 혹은 알루미늄 합금이 충전된 알루미늄기 복합 재료로 구성한 경우에는, 열팽창 계수가 절연 회로 기판에 근사하게 되어, 냉열 사이클 부하시의 열변형을 낮게 억제하는 것이 가능해진다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 금속층과, 알루미늄계 재료로 이루어지는 히트 싱크를 접합하는 수단으로서, 예를 들어 특허문헌 3 에는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 금속층 및 히트 싱크의 사이에, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 접합재를 배치 형성하여, 금속층과 접합재, 접합재와 히트 싱크를 각각 고상 확산 접합하는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 제3171234호 일본 공개특허공보 2000-281468호 일본 공개특허공보 2014-060215호
최근에는, 파워 모듈의 소형화·박육화가 진행됨과 함께, 그 사용 환경도 엄격해지고 있고, 반도체 소자로부터의 발열량이 커져, 냉열 사이클의 조건이 엄격해지고 있어, 종래보다 더욱 접합 신뢰성이 우수하고, 또한 방열 특성이 우수한 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판이 요구되고 있다.
상기 서술한 절연 회로 기판에 있어서는, 금속층을 비교적 변형 저항이 작은 금속, 예를 들어 순도 99.99 mass％ 이상의 알루미늄 (4N 알루미늄) 을 사용함으로써, 냉열 사이클 부하시에 있어서의 열변형을 금속층의 변형에 의해 흡수하여, 절연층의 균열 등을 억제할 수 있다.
금속층을 4N 알루미늄으로 구성하고, 히트 싱크의 접합면을 예를 들어 ADC12 등의 알루미늄 합금으로 구성하고, 이들을 특허문헌 3 에 기재된 방법으로 고상 확산 접합하는 경우에는, 금속층과 히트 싱크의 접합면의 고상선 온도가 크게 상이하기 때문에, 고상 확산 접합시의 온도 조건을 알루미늄 합금의 고상선 온도 미만으로 할 필요가 있다. 순도가 높은 4N 알루미늄은 확산 에너지가 높아, 확산 현상이 잘 일어나지 않기 때문에, 고상선 온도가 높은 4N 알루미늄으로 이루어지는 금속층의 Al 과 접합재의 Cu 의 고상 확산이 불충분해져, 금속층과 히트 싱크의 접합 신뢰성이 저하되어 버릴 우려가 있었다.
본 발명은, 금속층을 비교적 변형 저항이 작은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성하고, 히트 싱크의 접합면을 비교적 고상선 온도가 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성했을 경우라도, 금속층과 히트 싱크를 확실하게 고상 확산 접합할 수 있는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법은, 절연층의 일방의 면에 회로층이 형성됨과 함께 상기 절연층의 타방의 면에 금속층이 형성된 절연 회로 기판과, 이 절연 회로 기판의 상기 금속층측에 접합된 히트 싱크를 구비한 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판을 제조한다. 상기 금속층은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있고, 상기 금속층의 인덴테이션 경도가 50 mgf/㎡ 미만이다. 상기 히트 싱크는, 상기 절연 회로 기판과의 접합면이, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있다. 이 제조 방법은, 상기 금속층의 상기 절연층과는 반대측의 면에, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 접합층을 형성하는 알루미늄 접합층 형성 공정과, 상기 알루미늄 접합층과 상기 히트 싱크의 접합면의 사이에, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 접합재를 적층하고, 상기 알루미늄 접합층과 상기 구리 접합재, 상기 구리 접합재와 상기 히트 싱크를 고상 확산 접합함으로써 히트 싱크를 접합하는 히트 싱크 접합 공정을 구비하고 있다. 고상 확산 접합이란, 접합재가 액상을 발생시키지 않고 고상 상태를 유지한 채로, 접합재로부터 접합면으로 원자를 확산시켜 접합하는 방법을 말한다.
이 방법에 의하면, 알루미늄 접합층을 구성하는 알루미늄 및 알루미늄 합금과, 히트 싱크의 접합면을 구성하는 알루미늄 및 알루미늄 합금과의 고상선 온도의 차를 작게 할 수 있어, 비교적 저온 조건으로 고상 확산 접합했을 경우라도, 알루미늄 접합층의 Al 과 구리 접합재의 Cu, 구리 접합재의 Cu 와 히트 싱크의 접합면의 Al 을 충분히 확산시킬 수 있어, 절연 회로 기판과 히트 싱크를 확실하게 접합할 수 있다.
금속층은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되고, 인덴테이션 경도가 50 mgf/㎡ 미만으로 되어 있으므로, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판에 대하여 냉열 사이클을 부하시켰을 때에, 금속층이 변형됨으로써 열변형을 완화시킬 수 있어, 절연층의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 히트 싱크의 접합면이, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있으므로, 요구되는 성능에 적합한 히트 싱크를 구성할 수 있다. 상기 인덴테이션 경도는, 구체적으로는 ISO14577 에 규정되는 방법에 의해 측정되는 값으로 한다.
상기 알루미늄 접합층의 두께 (ta) 와 상기 금속층의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 는, 0.08 이상 40 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 알루미늄 접합층의 두께 (ta) 와 상기 금속층의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 가 0.08 이상으로 되어 있으므로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 금속층의 두께가 확보되어, 냉열 사이클 부하시의 열변형을 금속층에서 흡수할 수 있어, 절연층의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 상기 알루미늄 접합층의 두께 (ta) 와 상기 금속층의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 가 40 이하로 되어 있으므로, 예를 들어 금속층과 알루미늄 접합층을 브레이징했을 경우, 알루미늄 접합층에 브레이징재 (brazing filler material) (액상) 가 침식하여, 입계가 용융됨으로써 알루미늄 접합층의 표면 (금속층과는 반대측의 면) 에 요철이 생기고, 생긴 요철에서 기인하는 보이드가 알루미늄 접합층과 구리 접합재의 사이에 형성되지 않기 때문에, 알루미늄 접합층과 구리 접합재를 양호하게 접합할 수 있다.
상기 금속층과 상기 알루미늄 접합층의 합계 두께는, 2.0 ㎜ 이하로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 금속층과 상기 알루미늄 접합층의 합계 두께가 2.0 ㎜ 이하로 되어 있으므로, 절연층과 히트 싱크의 사이에 개재하는 상기 금속층 및 상기 알루미늄 접합층의 합계 두께가 필요 이상으로 두꺼워지지 않아, 적층 방향의 열저항을 억제할 수 있어, 방열 특성을 확보할 수 있다.
본 발명에 의하면, 금속층을 비교적 변형 저항이 작은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성하고, 히트 싱크의 접합면을 비교적 고상선 온도가 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성했을 경우라도, 금속층과 히트 싱크를 확실하게 고상 확산 접합할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 의해 제조된 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판을 구비한 파워 모듈의 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판에 있어서의 금속층과 히트 싱크의 접합 계면의 단면 확대도이다.
도 3 은 도 1 에 나타내는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판에 사용되는 히트 싱크의 단면도이다.
도 4 는 본 발명의 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법의 일 실시형태를 나타내는 플로우도이다.
도 5 는 본 발명의 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법을 나타내는 플로우도이다.
도 8 은 본 발명의 다른 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
이하에, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에 본 발명의 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법에 의해 제조된 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40), 및 이 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 을 사용한 파워 모듈 (1) 을 나타낸다.
도 1 에 나타내는 파워 모듈 (1) 은, 절연 회로 기판 (10) 과, 절연 회로 기판 (10) 의 일방의 면 (도 1 에 있어서 상면) 에는 솔더층 (2) 을 개재하여 접합된 반도체 소자 (3) 와, 절연 회로 기판 (10) 의 하측에 접합된 히트 싱크 (41) 를 구비하고 있다. 히트 싱크 (41) 가 접합된 절연 회로 기판 (10) 이, 본 실시형태에 있어서의 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 으로 되어 있다.
반도체 소자 (3) 는, Si 등의 반도체 재료로 구성되어 있다. 절연 회로 기판 (10) 과 반도체 소자 (3) 를 접합하는 솔더층 (2) 은, 한정은 되지 않지만, 예를 들어 Sn-Ag 계, Sn-Cu 계, Sn-In 계, 또는 Sn-Ag-Cu 계의 솔더재 (이른바 납프리 솔더재) 인 것이 바람직하다.
절연 회로 기판 (10) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 절연층이 되는 세라믹스 기판 (11) 과, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 (도 1 에 있어서 상면) 에 배치 형성된 회로층 (12) 과, 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면 (도 1 에 있어서 하면) 에 배치 형성된 금속층 (13) 을 구비하고 있다. 회로층 (12), 세라믹스 기판 (11), 금속층 (13) 의 평면 형상은 필요에 따라 사각형상 등의 어떠한 형상으로 형성되어도 된다. 이 실시형태에서는, 세라믹스 기판 (11) 은, 절연성을 높이기 위해서 회로층 (12) 및 금속층 (13) 보다 큰 치수로 되어 있다.
세라믹스 기판 (11) 은, 회로층 (12) 과 금속층 (13) 의 사이의 전기적 접속을 방지하는 것으로서, 한정은 되지 않지만, 절연성이 높은 질화알루미늄 (AlN), 질화규소 (Si3N4), 알루미나 (Al2O3) 등으로 구성되어 있어도 되고, 보다 바람직하게는 질화알루미늄으로 구성되어 있다. 세라믹스 기판 (11) 의 두께는, 한정은 되지 않지만, 0.2 ㎜ 이상 1.5 ㎜ 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하고, 본 실시형태에서는 0.635 ㎜ 로 설정되어 있어도 된다.
회로층 (12) 은, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면에 도전성을 갖는 금속판이 접합됨으로써 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄판 (22) 이 접합됨으로써 회로층 (12) 이 형성되어 있다. 구체적으로는, 회로층 (12) 을 구성하는 알루미늄판 (22) 으로서, 한정은 되지 않지만, 순도 99 mass％ 이상의 알루미늄 (2N 알루미늄) 이나 A3003 이나 A6063 등의 알루미늄 합금의 압연판이 사용되는 것이 바람직하다.
회로층 (12) 에는, 회로 패턴이 형성되어 있고, 그 일방의 면 (도 1 에 있어서 상면) 이, 반도체 소자 (3) 가 탑재되는 탑재면으로 되어 있다. 회로층 (12) 의 두께는 한정은 되지 않지만, 0.1 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하고, 0.4 ㎜ 로 설정되어도 된다.
금속층 (13) 은, 세라믹스 기판 (11) 의 타방의 면에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄판 (23) 이 접합됨으로써 형성되어 있다. 금속층 (13) 의 인덴테이션 경도는 50 mgf/㎡ 미만으로 되어 있다. 인덴테이션 경도는, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 의 25 ℃ 에 있어서의 값이다. 상기 인덴테이션 경도는, 구체적으로는 ISO14577 에 규정되는 방법에 의해 측정되는 값으로 한다.
금속층 (13) 을 구성하는 알루미늄판 (23) 으로서, 순도 99 mass％ 이상의 알루미늄 (2N 알루미늄), 순도 99.9 mass％ 이상의 알루미늄 (3N 알루미늄), 순도 99.99 mass％ 이상의 알루미늄 (4N 알루미늄) 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는, 금속층 (13) 을 구성하는 알루미늄판 (23) 으로서, 순도 99.99 mass％ 이상의 알루미늄 (4N 알루미늄) 의 압연판이 사용되는 것이 바람직하다. 금속층 (13) 의 두께 (tb) 는 한정되지 않지만, 0.1 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하의 범위 내로 설정되는 것이 바람직하고, 예를 들어 0.30 ㎜ 로 설정되어 있어도 된다.
히트 싱크 (41) 는, 전술한 절연 회로 기판 (10) 을 냉각시키기 위한 것으로, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 열전도성이 양호한 재질로 구성된 방열판으로 되어 있다.
히트 싱크 (41) 는 한정은 되지 않지만, SiC 로 이루어지는 다공질체와 다공질체에 함침된 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재로 이루어지는 Al-SiC 복합 재료 (이른바 AlSiC) 로 구성되어 있는 것이 바람직하다. SiC 로 이루어지는 다공질체에 함침시키는 알루미늄재로서 ADC12 (고상선 온도 570 ℃) 를 사용할 수 있다.
히트 싱크 (41) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, AlSiC 로 이루어지는 히트 싱크 본체 (42) 의 표면에, 다공질체에 함침된 알루미늄재 (본 실시형태에서는 ADC12) 로 이루어지는 스킨층 (43) 이 형성되어 있다.
히트 싱크 본체 (42) 의 두께는 한정되지 않지만, 0.5 ㎜ 이상 5.0 ㎜ 이하의 범위 내로 되는 것이 바람직하고, 스킨층 (43) 의 두께 (ts) 는 히트 싱크 본체 (42) 의 두께의 0.01 배 이상 0.1 배 이하로 하는 것이 바람직하다.
절연 회로 기판 (10) 의 금속층 (13) 과 히트 싱크 (41) 는, 알루미늄 접합층 (31) 과 구리 접합층 (32) 을 개재하여 접합되어 있다.
알루미늄 접합층 (31) 은, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있고, A3003 합금 (고상선 온도 643 ℃) 으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
알루미늄 접합층 (31) 의 고상선 온도와, 히트 싱크 (41) 의 접합면 (본 실시형태에서는 스킨층 (43)) 을 구성하는 알루미늄 합금의 고상선 온도와의 온도차는, 80 ℃ 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다.
알루미늄 접합층 (31) 의 두께 (ta) 는 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.03 ㎜ 이상 1.5 ㎜ 이하의 범위 내로 설정되어 있고, 본 실시형태에서는 0.1 ㎜ 로 설정되어 있어도 된다.
알루미늄 접합층 (31) 의 두께 (ta) 와 금속층 (13) 의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 는 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.08 이상 40 이하의 범위 내로 되어 있다. 금속층 (13) 과 알루미늄 접합층 (31) 의 합계 두께 (ta＋tb) 가 2.0 ㎜ 이하로 되어 있어도 된다. 금속층 (13) 과 알루미늄 접합층 (31) 은, 브레이징재를 사용한 접합이나, 고상 확산 접합 등에 의해 접합되어 있는 것이 바람직하다.
구리 접합층 (32) 은, 구리 또는 구리 합금으로 구성되어 있고, 본 실시형태에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 무산소동의 압연판으로 이루어지는 구리판 (52) 을 접합함으로써 형성되어 있다. 구리 접합층 (32) 의 두께 (tc) 는 한정은 되지 않지만, 0.05 ㎜ 이상 5.0 ㎜ 이하의 범위 내로 되어 있는 것이 바람직하다. 알루미늄 접합층 (31) 과 구리 접합층 (32), 및, 구리 접합층 (32) 과 히트 싱크 (41) (스킨층 (43)) 는, 각각 고상 확산 접합에 의해 접합되어 있다.
다음으로, 상기 서술한 본 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 의 제조 방법에 대하여, 도 4 내지 도 6 을 참조하여 설명한다.
(회로층 및 금속층 형성 공정 S01/알루미늄 접합층 형성 공정 S02)
우선, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 및 타방의 면에, 브레이징재 (26, 27) 를 개재하여 알루미늄판 (22, 23) 을 적층한다. 브레이징재 (26, 27) 로는, Al-Si 계 브레이징재나 Al-Si-Mg 계 브레이징재 등을 사용하는 것이 바람직하다.
금속층 (13) 이 되는 알루미늄판 (23) 의 타방의 면측 (도 5 에 있어서 하측) 에는, 알루미늄 접합층 (31) 이 되는 클래드재 (51) 를 적층한다. 클래드재 (51) 는, A3003 합금으로 이루어지는 본체층 (51a) 과, A4045 합금으로 이루어지는 브레이징재층 (51b) 을 구비하고 있고, 본체층 (51a) 이 알루미늄 접합층 (31) 이 된다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 금속층 (13) 이 되는 알루미늄판 (23) 측에 브레이징재층 (51b) 이 향하도록, 클래드재 (51) 를 적층한다.
상기 서술한 알루미늄판 (22), 세라믹스 기판 (11), 알루미늄판 (23), 클래드재 (51) 를, 적층 방향으로 가압한 상태로 가열하고, 세라믹스 기판 (11) 과 알루미늄판 (22, 23) 을 접합하여 회로층 (12) 및 금속층 (13) 을 형성함과 함께, 금속층 (13) 과 클래드재 (51) 를 접합하여 알루미늄 접합층 (31) 을 형성한다. 즉, 본 실시형태에서는, 회로층 및 금속층 형성 공정 S01 과 알루미늄 접합층 형성 공정 S02 를 일괄로 실시하고 있다.
회로층 및 금속층 형성 공정 S01/알루미늄 접합층 형성 공정 S02 의 접합 조건은, 분위기를 진공으로 하고, 가압 하중을 0.1 ㎫ 이상 3.5 ㎫ 이하의 범위 내로 하고, 또한 가열 온도를 560 ℃ 이상 630 ℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 이상과 같이 하여, 본 실시형태인 절연 회로 기판 (10) 및 알루미늄 접합층 (31) 이 형성된다.
(히트 싱크 접합 공정 S03)
다음으로, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 접합층 (31) 의 타방의 면측 (도 6 에 있어서 하측) 에, 구리 접합재로서 무산소동의 압연판으로 이루어지는 구리판 (52) 을 개재하여, 히트 싱크 (41) 를 적층한다. 히트 싱크 (41) 는, 스킨층 (43) 이 구리판 (52) 측을 향하도록 적층한다.
절연 회로 기판 (10), 알루미늄 접합층 (31) 이 접합된 절연 회로 기판 (10), 구리판 (52), 히트 싱크 (41) 를, 적층 방향으로 가압하여 가열하고, 알루미늄 접합층 (31) 과 구리판 (52), 구리판 (52) 과 히트 싱크 (41) (스킨층 (43)) 를 각각 고상 확산 접합한다.
본 실시형태에서는, 고상 확산 조건으로서, 적층 방향의 하중을 6 kgf/㎠ 이상 35 kgf/㎠ 이하 (0.6 ㎫ 이상 3.5 ㎫ 이하) 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 접합 온도는 460 ℃ 이상 540 ℃ 이하의 범위 내, 바람직하게는 480 ℃ 이상 520 ℃ 이하의 범위 내이면 된다. 유지 시간은 30 min 이상 240 min 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 공정에 의해, 본 실시형태인 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 이 제조된다.
(반도체 소자 접합 공정 S04)
다음으로, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 의 회로층 (12) 에, 솔더재를 개재하여 반도체 소자 (3) 를 적층하고, 환원로 내에 있어서, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 의 회로층 (12) 과 반도체 소자 (3) 를 접합한다.
이상과 같이 하여, 도 1 에 나타내는 파워 모듈 (1) 이 제조된다.
이상의 제조 방법에 의하면, 금속층 (13) 의 세라믹스 기판 (11) 과는 반대측의 면에, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 접합층 (31) 을 형성하는 알루미늄 접합층 형성 공정 S02 와, 알루미늄 접합층 (31) 과 히트 싱크 (41) 의 접합면의 사이에, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리판 (52) 을 적층하고, 알루미늄 접합층 (31) 과 구리판 (52), 구리판 (52) 과 히트 싱크 (41) 를 고상 확산 접합함으로써 히트 싱크 (41) 를 접합하는 히트 싱크 접합 공정 S03 을 구비하고 있으므로, 알루미늄 접합층 (31) 을 구성하는 알루미늄 및 알루미늄 합금과, 히트 싱크 (41) 의 접합면 (스킨층 (43)) 을 구성하는 알루미늄 및 알루미늄 합금과의 고상선 온도의 차가 작아져, 비교적 저온 조건으로 고상 확산 접합했을 경우라도, 알루미늄 접합층 (31) 의 Al 과 구리판 (52) 의 Cu, 구리판 (52) 의 Cu 와 히트 싱크 (41) 의 접합면의 Al 을 충분히 확산시킬 수 있어, 절연 회로 기판 (10) 과 히트 싱크 (41) 를 확실하게 접합할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 에 있어서는, 금속층 (13) 이, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 (본 실시형태에서는 4N 알루미늄) 으로 구성되고, 금속층 (13) 의 인덴테이션 경도가 50 mgf/㎡ 미만으로 되어 있으므로, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 에 대하여 냉열 사이클을 부하시켰을 때에, 금속층 (13) 을 변형시킴으로써 열변형을 완화시킬 수 있어, 세라믹스 기판 (11) 의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다.
또, 히트 싱크 (41) 가, SiC 로 이루어지는 다공질체와 이 다공질체에 함침된 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄재로 이루어지는 Al-SiC 복합 재료 (이른바 AlSiC) 로 구성되어 있고, 구체적으로는 SiC 로 이루어지는 다공질체에 함침시키는 알루미늄재로서 ADC12 (고상선 온도 570 ℃) 를 사용하고 있으므로, 히트 싱크 (41) 의 열팽창 계수가 절연 회로 기판 (10) 의 열팽창 계수와 근사하게 되어, 냉열 사이클 부하시에 있어서의 열변형의 발생을 억제할 수 있다.
또, 알루미늄 접합층 (31) 의 두께 (ta) 와 금속층 (13) 의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 가 0.08 이상으로 되어 있으므로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 금속층 (13) 의 두께가 확보되어, 냉열 사이클 부하시의 열변형을 금속층 (13) 에서 흡수할 수 있어, 세라믹스 기판 (11) 의 균열 등의 발생을 억제할 수 있다.
한편, 알루미늄 접합층 (31) 의 두께 (ta) 와 금속층 (13) 의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 가 40 이하로 되어 있으므로, 알루미늄 접합층 (31) 의 두께가 필요 이상으로 두꺼워지지 않아, 적층 방향의 열저항을 억제할 수 있어, 방열 특성을 확보할 수 있다.
또한, 금속층 (13) 과 알루미늄 접합층 (31) 의 합계 두께 (ta＋tb) 가 2.0 ㎜ 이하로 되어 있으므로, 세라믹스 기판 (11) 과 히트 싱크 (41) 의 사이에 개재하는 금속층 (13) 및 알루미늄 접합층 (31) 의 합계 두께 (ta＋tb) 가 필요 이상으로 두꺼워지지 않아, 적층 방향의 열저항을 억제할 수 있어, 방열 특성을 확보할 수 있다.
알루미늄 접합층 (31) 의 고상선 온도와, 히트 싱크 (41) 의 접합면 (본 실시형태에서는 스킨층 (43)) 을 구성하는 알루미늄 합금의 고상선 온도와의 온도차가 0 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 범위 내로 되어 있으므로, 히트 싱크 접합 공정 S03 에 있어서 비교적 저온 조건으로 고상 확산 접합했을 경우라도, 알루미늄 접합층 (31) 의 Al 과 구리판 (52) 의 Cu, 구리판 (52) 의 Cu 와 히트 싱크 (41) 의 접합면의 Al 을 충분히 확산시킬 수 있어, 절연 회로 기판 (10) 과 히트 싱크 (41) 를 확실하게 고상 확산 접합할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
예를 들어, 본 실시형태에서는, 세라믹스 기판 (11) 으로서, 질화알루미늄 (AlN) 을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 알루미나 (Al2O3), 질화규소 (Si3N4) 등의 다른 세라믹스로 구성된 것이어도 된다. 절연 수지 등을 사용해도 된다.
히트 싱크로서 방열판을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 냉각 매체가 유통되는 유로를 구비한 냉각기 등이어도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 히트 싱크를, SiC 의 다공질체에 ADC12 로 이루어지는 알루미늄재를 함침시킨 Al-SiC 복합 재료 (이른바 AlSiC) 로 구성한 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 히트 싱크의 접합면이, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있으면, 그 재질이나 구조에 한정은 없다.
또한, 본 실시형태에서는, 회로층을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성한 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 회로층을 구리 또는 구리 합금 등의 다른 금속으로 구성해도 되고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄층과 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리층이 적층된 구조로 되어 있어도 된다.
본 실시형태에서는, 클래드재를 금속층에 접합함으로써 알루미늄 접합층을 형성하는 것으로 설명했지만, 알루미늄 접합층 형성 공정의 수단에 대해서는 특별히 제한은 없다.
예를 들어, 도 5 에 있어서, 클래드재 (51) 대신에, 알루미늄 접합층이 되는 알루미늄판 (예를 들어 A3003) 과, 브레이징재박 (예를 들어 A4045) 을 적층하여 배치하여, 알루미늄 접합층을 형성해도 된다. 이 경우에도, 본 실시형태와 마찬가지로, 회로층 및 금속층 형성 공정 S01 과 알루미늄 접합층 형성 공정 S02 를 일괄로 실시할 수 있다.
알루미늄 접합층을 고상선 온도가 565 ℃ 이상 615 ℃ 미만인 알루미늄 (예를 들어, A5056 합금 (고상선 온도 : 582 ℃) 등) 으로 구성하는 경우에는, Al-Si 브레이징재에 Mg 를 적층한 적층 브레이징재를 사용하여, 진공도 : 10-6 Pa 이상 10-3 Pa 이하, 온도 : 560 ℃ 이상 575 ℃ 이하 (단, 고상선 온도를 초과하지 않을 것), 가압 하중 : 0.1 ㎫ 이상 3.5 ㎫ 이하의 조건으로 접합해도 된다.
알루미늄 접합층을 고상선 온도가 510 ℃ 이상 565 ℃ 미만인 알루미늄 (예를 들어, ADC12 (고상선 온도 : 528 ℃) 등) 으로 구성하는 경우에는, 일본 공개특허공보 2016-189448호에 개시되어 있는 바와 같이, ADC12 등에 포함되는 합금 원소를 금속층측으로 확산시킴으로써, 진공도 : 10-6 Pa 이상 10-3 Pa 이하, 온도 : 400 ℃ 이상 560 ℃ 이하, 가압 하중 : 0.6 ㎫ 이상 3.5 ㎫ 이하의 조건으로 고상 확산 접합해도 된다.
상기 서술한 바와 같이, Al-Si 브레이징재에 Mg 를 적층한 적층 브레이징재를 사용하여 접합하는 경우나, 고상 확산 접합하는 경우에는, 도 7 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 회로층 및 금속층 형성 공정 S01 을 실시하여 절연 회로 기판 (10) 을 제조한 후에, 알루미늄 접합층 형성 공정 S02 를 실시한다.
즉, 회로층 및 금속층 형성 공정 S01 로서, 세라믹스 기판 (11) 의 일방의 면 및 타방의 면에, 브레이징재 (26, 27) 를 개재하여 알루미늄판 (22, 23) 을 적층한다. 진공 조건하에 있어서, 적층 방향으로 가압한 상태로 가열하고, 세라믹스 기판 (11) 과 알루미늄판 (22, 23) 을 접합하여, 회로층 (12) 및 금속층 (13) 을 형성한다. 회로층 및 금속층 형성 공정 S01 에 있어서의 접합 조건은, 진공도를 10-6 Pa 이상 10-3 Pa 이하의 범위 내, 가압 하중을 0.1 ㎫ 이상 3.5 ㎫ 이하의 범위 내, 가열 온도를 560 ℃ 이상 655 ℃ 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 브레이징재 (26, 27) 로는, Al-Si 계 브레이징재 등을 사용하는 것이 바람직하다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 절연 회로 기판 (10) 의 금속층 (13) 의 타방의 면측 (도 8 에 있어서 하측) 에, 알루미늄 접합층 (31) 이 되는 알루미늄판 (51) 을 적층하고, 상기 서술한 조건으로, 절연 회로 기판 (10) 의 금속층 (13) 과 알루미늄판 (51) 을 접합하여, 알루미늄 접합층 (31) 을 형성하게 된다. 그 후, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 히트 싱크 (41) 를 접합함으로써, 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판 (40) 이 제조된다.
실시예
이하에, 본 발명의 유효성을 확인하기 위해서 실시한 확인 실험에 대하여 설명한다. 질화알루미늄 (AlN) 으로 이루어지는 세라믹스 기판 (40 ㎜ × 40 ㎜ × 두께 0.635 ㎜) 의 일방의 면에, 순도 99.99 mass％ 이상의 알루미늄 (4N 알루미늄) 으로 이루어지는 회로층 (37 ㎜ × 37 ㎜ × 두께 0.4 ㎜) 을 형성하였다. 세라믹스 기판의 타방의 면에는, 표 1 에 나타내는 재질 및 두께의 금속층 (37 ㎜ × 37 ㎜) 을 형성하였다. 세라믹스 기판과 회로층 및 금속층이 되는 알루미늄판과의 접합은, Al-7.5 mass％ Si 브레이징재박 (두께 12 ㎛) 을 사용하여, 진공 분위기 (3 × 10-3 Pa), 가압 하중 6 ㎫, 가열 온도 645 ℃, 유지 시간 45 min 의 조건으로 접합하였다.
이 절연 회로 기판에, 표 1 에 나타내는 재질 및 두께의 알루미늄 접합층 (37 ㎜ × 37 ㎜) 을 형성하였다.
알루미늄 접합층이 A3003 합금으로 구성된 것은, A3003 합금과 A4045 합금의 클래드재를 사용하여, 질소 분위기에서 가압 하중 1.2 ㎫, 가열 온도 630 ℃, 유지 시간 45 min 의 조건으로 접합하였다.
알루미늄 접합층이 ADC12 로 구성된 것은, 진공 분위기 (6 × 10-4 Pa), 가열 온도 500 ℃, 가압 하중 : 20 ㎫ 의 조건으로 접합하였다.
알루미늄 접합층이 4N-Al 로 구성된 것은, 금속층과 알루미늄 접합층이 되는 4N-Al 판의 사이에 Al-7.5 mass％ Si 브레이징재박 (두께 12 ㎛) 을 배치하여, 진공 분위기 (6 × 10-4 Pa), 가열 온도 645 ℃, 가압 하중 : 6 ㎫ 의 조건으로 접합하였다.
알루미늄 접합층에, SiC 의 다공질체에 표 2 에 기재된 고상선 온도를 갖는 알루미늄을 함침시킨 Al-SiC 복합 재료 (이른바 AlSiC) 로 이루어지는 히트 싱크 (50 ㎜ × 60 ㎜ × 두께 5.0 ㎜/스킨층 두께 0.1 ㎜) 를, 구리 접합재 (무산소동의 압연 : 37 ㎜ × 37 ㎜ × 두께 1.0 ㎜) 를 개재하여 적층하였다. 이것을 적층 방향으로 21 ㎫ 로 가압하여, 490 ℃ 에서 150 min 유지하고, 알루미늄 접합층과 구리 접합재, 구리 접합재와 히트 싱크를 고상 확산 접합하였다.
표 2 에 있어서 히트 싱크의 재질이 4N-Al 로 구성된 것은, 순도 99.99 mass％ 이상 (4N-Al) 의 알루미늄판 (50 ㎜ × 60 ㎜ × 두께 5.0 ㎜) 을 사용하였다.
얻어진 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판에 대하여, 이하와 같은 순서로 각 항목에 대하여 평가를 실시하였다.
(인덴테이션 경도의 측정)
히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 금속층에 대하여, 나노인덴테이션법에 의해 인덴테이션 경도를 측정하였다. 금속층의 두께 방향을 따라 12 등분으로 분할하는 10 개의 측정점을 선택하고, 각 측정점에 있어서 인덴테이션 경도를 측정하여, 그 평균치를 계산하였다. 인덴테이션 경도는, ISO14577 에 규정된 방법에 준거하여 실시하고, 베르코비치 압자라고 불리는 능간각이 114.8°이상 115.1°이하인 삼각추 다이아몬드 압자를 사용하고, 시험 하중을 5000 mgf 로 하여 부하를 가했을 때의 하중-변위의 상관을 계측하여, 인덴테이션 경도 = 37.926 × 10-3 × (하중 [mgf] ÷ 변위 [㎛]2) 의 식으로부터 구하였다.
(접합 상태)
히트 싱크를 구성하는 알루미늄 (AlSiC 의 경우에는 함침되어 있는 알루미늄) 과 알루미늄 접합층을 구성하는 알루미늄 중, 고상선 온도가 높은 알루미늄을 갖는 부재와 구리 접합재의 계면의 초음파 탐상 이미지를, 초음파 탐상 장치 (주식회사 히타치 파워 솔루션즈제 상품명 FineSAT200) 를 사용하여 측정하고, 이하의 식으로부터 접합률을 산출하였다. 초기 접합 면적이란, 접합 전에 있어서의 접합해야 할 면적, 즉 구리 접합재의 면적으로 하였다.
(접합률) = {(초기 접합 면적)-(박리 면적)}/(초기 접합 면적)
초음파 탐상 이미지를 2 치화 처리한 화상에 있어서 박리는 접합층 내의 백색부로 나타내어지기 때문에, 백색부의 면적을 박리 면적으로 하였다. 접합률이 90 ％ 이상이었을 경우를 「○」, 접합률이 90 ％ 미만이었을 경우를 「×」로 평가하였다.
(세라믹스 기판의 균열)
히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판에 대하여, -40 ℃←→150 ℃ 의 냉열 사이클을 3000 사이클 실시하고, 냉열 사이클 후에 세라믹스 기판을 초음파 탐상 장치에 의해 관찰하여, 균열이 관찰되지 않은 것을 「○」, 균열이 생긴 것을 「×」로 평가하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
금속층의 인덴테이션 경도가 50 mgf/㎡ 이상인 비교예 1 에서는 세라믹스 기판에 균열이 생겼다. 알루미늄 접합층을 형성하지 않은 비교예 2 에서는, 금속층과 구리 접합재의 접합성이 저하되었다. 히트 싱크에 고상선 온도가 650 ℃ 를 초과하는 알루미늄을 사용한 비교예 3 에서는, 히트 싱크와 구리 접합재의 접합성이 저하되었다. 알루미늄 접합층에 고상선 온도가 650 ℃ 를 초과하는 알루미늄을 사용한 비교예 4 에서는, 알루미늄 접합층과 구리 접합재의 접합성이 저하되었다.
이에 비하여, 실시예 1 ∼ 19 에서는, 알루미늄 접합층과 구리 접합재 및 히트 싱크와 구리 접합재의 접합성이 높아, 세라믹스 기판에 균열이 생기지 않는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판이 얻어졌다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 금속층을 비교적 변형 저항이 작은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성하고, 히트 싱크의 접합면을 비교적 고상선 온도가 낮은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성했을 경우라도, 금속층과 히트 싱크를 확실하게 고상 확산 접합할 수 있기 때문에, 산업상의 이용이 가능하다.
10 절연 회로 기판
11 세라믹스 기판 (절연층)
12 회로층
13 금속층
31 알루미늄 접합층
32 구리 접합층
40 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판
41 히트 싱크
43 스킨층 (접합면)
52 구리판 (구리 접합재)

Claims (4)

  1. 절연층의 일방의 면에 회로층이 형성됨과 함께 상기 절연층의 타방의 면에 금속층이 형성된 절연 회로 기판과, 절연 회로 기판의 상기 금속층측에 접합된 히트 싱크를 구비한 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법으로서,
    상기 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있고,
    상기 금속층의 인덴테이션 경도가 50 mgf/㎡ 미만이며,
    상기 히트 싱크는, 상기 절연 회로 기판과의 접합면이, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되어 있고,
    상기 금속층의 상기 절연층과는 반대측의 면에, 고상선 온도가 650 ℃ 이하인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 알루미늄 접합층을 형성하는 알루미늄 접합층 형성 공정과,
    상기 알루미늄 접합층과 상기 히트 싱크의 접합면의 사이에, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 구리 접합재를 적층하고, 상기 알루미늄 접합층과 상기 구리 접합재, 상기 구리 접합재와 상기 히트 싱크를 고상 확산 접합함으로써 히트 싱크를 접합하는 히트 싱크 접합 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알루미늄 접합층의 두께 (ta) 와 상기 금속층의 두께 (tb) 의 비 (tb/ta) 가, 0.08 이상 40 이하의 범위 내로 되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 알루미늄 접합층의 합계 두께가 2.0 ㎜ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연층은, 질화알루미늄 (AlN), 질화규소 (Si3N4), 및 알루미나 (Al2O3) 에서 선택되는 1 종 또는 2 종으로 이루어지는 세라믹스 기판이고, 상기 절연층의 두께는 0.2 ㎜ 이상 1.5 ㎜ 이하이며,
    상기 회로층은, 순도 99 mass％ 이상의 알루미늄, 또는 A3003 또는 A6063 의 어느 알루미늄 합금으로 이루어지는 압연판이고, 상기 회로층의 두께는 0.1 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하이며,
    상기 금속층은, 순도 99 mass％ 이상의 알루미늄 (2N 알루미늄), 순도 99.9 mass％ 이상의 알루미늄 (3N 알루미늄), 또는 순도 99.99 mass％ 이상의 알루미늄 (4N 알루미늄) 으로 구성되어 있고, 상기 금속층의 두께는 0.1 ㎜ 이상 2.0 ㎜ 이하이며,
    상기 히트 싱크는, AlSiC 로 이루어지는 히트 싱크 본체와, 상기 히트 싱크 본체의 표면에, 다공질체에 함침된 알루미늄재로 이루어지는 스킨층을 갖고, 상기 히트 싱크 본체의 두께는 0.5 ㎜ 이상 5.0 ㎜ 이하이고, 상기 스킨층의 두께는 상기 히트 싱크 본체의 두께의 0.01 배 이상 0.1 배 이하이며,
    상기 알루미늄 접합층의 고상선 온도와, 상기 히트 싱크의 상기 스킨층을 구성하는 알루미늄재의 고상선 온도와의 온도차는 80 ℃ 이하이고,
    상기 알루미늄 접합층의 두께는 0.03 ㎜ 이상 1.5 ㎜ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법.
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